第十章浮力
浮沉条件及应用 学案
学习目标
1．知识与技能
知道物体的浮沉条件；
知道浮力的应用
2．过程与方法
通过观察、分析、了解轮船是怎样浮在水面的；
通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值。
3．情感态度与价值观
初步认识科学技术对社会发展的影响。
初步建立应用科学知识的意识。
教学重点：知道轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理。
教学难点：理解改变物体所受的重力与浮力的关系，能增大可利用的浮力。
教学方法：实验探究法、演示讲授法
教学用具：烧杯、水、体积相同的蜡块和铁块、两个铁罐子、沙子、潜水艇模型、热气球模型、多媒体课件。
学习过程
一、复习巩固
1.浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它________________________.这就是著名的阿基米德原理.用公式表示为F浮=_______=__________.
2.当物体浸没在液体中时,它排开液体的体积等于_________________.即V排=V物
3.当物体漂浮在液面上时,它排开液体的体积等于_________________________.
二、创设情境
[演示]：出示铁块和木块让学生观察发现它们体积相等。将体积相同的铁块和木块同时浸没在水中后松手。
[现象]：铁块沉入杯底而木块上浮最终浮在水面。
[提问]：为什么松手后铁块沉底而木块上浮？液体中，物体的浮沉取决于什么呢？
三、自主学习，合作探究 四、展示汇报
【自学指导】当把物体浸没在液体中时,物体受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力的作用,如图甲所示,是物体浸没在液体中时的受力情况.
当F浮>G物时,物体受到非平衡力的作用,物体上浮,会露出液面一部分体积,最终漂浮在液面上,如图乙所示.漂浮时:F浮=G物
当F浮=G物时,这两个力相互抵消,物体保持原来的静止状态,会悬浮在原来的位置,如图丙所示.悬浮时:F浮=G物
当F浮另外:物体的重力G物可表示为:G物=ρ物gV物,排开液体的重力G排可表示为G排=ρ液gV排,又因F浮=G排,所以F浮=ρ液gV排,当物体浸没在液体中时,V物=V排,所以:
当F浮>G物时,即ρ液gV排>ρ物gV物,可得出ρ液>ρ物时,物体上浮,最终漂浮在液面上.
当F浮=G物时,即ρ液gV排=ρ物gV物,可得出ρ液=ρ物时,物体悬浮在液体中.
当F浮总结以上可以归纳得出物体浮沉的条件是:浸没在液体中的物体,(1)若G物F浮或ρ物>ρ液,物体下沉.
【自学指导】阅读课本上的内容,并回答下列问题:[来源:Zxxk.Com]
从浮力的角度看,轮船采用了_______法增大浮力,从而使轮船漂浮在水面上.这种办法的好处是:比同体积的实心体重力______(填“大”或“小”),而且还可以使排开的水_____,所以受到的浮力比同体积的实心体受到的浮力_______(填“大”或“小”).
轮船的大小通常用________来表示.排水量就是轮船________时排开水的_________.如果一艘轮船,它的排水量是1×104t,在密度为1×103kg/m3的河水中航行,根据物体漂浮的条件(F浮=G物),它满载时排开河水的体积是___________m3,如果在密度为1.03×103kg/m3的海水中,所排开的海水的体积比河水的体积______(填“大”或“小”),如果从河流驶入大海,它将_______一些(填“上浮”或“下沉”).
潜水艇两侧有______,向水舱中冲水时,潜水艇的重力逐渐_______,当潜水艇的重力等于它排开的水重力(即浮力)时,潜水艇可以_______在水中,当用压缩空气将水舱内的水排出一部分时,潜水艇的重力_______,从而使重力______浮力,而上浮.所以潜水艇是通过改变______________来实现上浮和下沉的.
气球里的气体密度_______空气的密度,这样在它的重力小于它排开的同体积的空气的重力(即浮力),所以能浮在漂浮在空中.当气球里的气体体积减小时,它排开空气的体积减小,所受到的浮力减小,所以可以降到地面上.飞艇内冲入的也是密度较小的气体,也是通过改变自身的体积来改变浮力,从而实现上升和降落.
典型例题
例1.潜水艇在海水里匀速上浮过程中(未露出水面),下面说法中正确的是( )
A 浮力变大,重力小于浮力 B 浮力不变,重力小于浮力
C 浮力不变,重力等于浮力 D 浮力和重力同时变小,但浮力和重力始终相等
例2.一艘轮船满载时排开水的质量是2×107kg,船的自重是7×107N,它最多能装多少千克的货物?当它满载时,它浸入水中的体积是多少立方米?.(g=10N/kg)
拓展提升
1.煮饺子时你会发现这样的现象:把包好的饺子放入锅中,饺子会沉到底部,但过一会饺子会全部浮到水面上来,请你利用浮力的知识解释这一现象.
2.轮船的排水量是指轮船所排开水的质量.一艘轮船空载时排水为2600t,满载时排水量为5800t.则轮船自身的质量多大?该轮船最多能装货物的质量是多少千克?
拓展提升答案
1、把包好的饺子放入锅中,饺子会沉到底部,是因为饺子受到的浮力小于重力；但过一会饺子的体积变大，受到的浮力增大，此时浮力大于重力，所以过一会饺子会全部浮到水面上来。
2、2600t 3200t
第三节 物体的浮沉条件及应用 同步练习（附答案）
1．2012年6月，我国首台载人潜水器“蛟龙号”在太平洋马里亚纳海沟，进行7km级海试，如图所示．“蛟龙号”采用向空气舱中注入海水实现下沉，用抛弃压载铁的办法实现上浮．“蛟龙号”下沉、上浮的原理是（ ）
A． 下沉时靠减小浮力，上浮时靠增大浮力
B． 下沉时靠增加自重，上浮时靠减小自重
C． 下沉时靠减小浮力，上浮时靠减小自重
D． 下沉时靠增加自重，上浮时靠增大浮力
2．“远征号”潜水艇从长江某基地赴东海执行任务过程中
A．潜水艇在海水中潜行时所受的浮力大于在江水中潜行时所受的浮力
B．潜水艇在海水中潜行时所受的浮力等于在江水中潜行时所受的浮力
C．潜水艇在海水中潜行时所受的重力小于在江水中潜行时所受的重力
D．潜水艇在海水中潜行时所受的重力等于在江水中潜行时所受的重力
3．将同一正方体物体先后放入a、b、c三种液体中，物体静止时如图所示，则下列判断正确的是（ ）
A．在三种液体中，物体受到的浮力相等
B．在三种液体中，物体受到的浮力不相等
C．液体的密度
D．在三种液体中，物体下表面受到的液体压强相等
4．甲、乙两容器分别装有密度为甲、乙的液体。今有A、B两个实心小球，质量分别为mA、mB，体积分别为VA、VB，密度分别为A、B。已知它们的密度关系为甲>A>B>乙，则
A．若VA=VB，将两球都放入甲容器中，静止时两球所受浮力相等
B．若VA=VB，将两球都放入乙容器中，静止时两球所受浮力之比为A：B
C．若mA=mB，将A、B两球分别放入乙、甲容器中，静止时两球所受浮力相等
D．若mA=mB，将A、B两球分别放入甲、乙容器中，静止时两球所受浮力之比为B：乙
5．停在海里的小游艇总重2.06×104N，它受到的浮力大小为 N它排开海水的体积为 m3(海水的密度ρ海水=1.03 ×103kg／m3，g取10N／kg)．
6．海水的密度大于河水的密度，当军舰(保持质量不变)由大海驶向河流的过程中，它所受到的浮力将 (选填“增大”、“不变”或“减小”)，军舰排开水的体积将 (选填“增大”、“不变”或“减小”)
7．一个质量为140g、体积为1.8×10﹣4m3的物体，用手将其浸没在水中时，物体受到的浮力为 N，松手后物体将 （填：“上浮”、“下沉”或“悬浮”）．
8．一艘油轮满载时排水量为5800t，它受到的浮力为 N，在码头卸下8×105kg的燃料后，油轮排开水的体积是 m3．(g取1 0N/kg)
9．如图所示，烧杯内盛有某种液体，把一体积为1×10﹣4m3的铝块用细线系在弹簧测力计下浸没在液体中，静止时弹簧测力计的示数为1.5N，已知铝的密度为2.7×103kg/m3。则铝块在液体中受到的浮力等于_______N，液体的密度为________ kg/m3。（g取10N/kg）。
10．密度计是用来测量液体密度的仪器，测量时漂浮在被测液体中．如右图所示是用同一支密度计分别测量甲、乙两种液体的密度，则密度计在两种液体里受到的浮力大小F甲 F乙，密度计在两种液体中液面下相同深度处所受压强大小P甲 P乙．(选填“大于”、“等于”或“小于”)
11．中国改装的“瓦良格”号航空母舰出海试航，当航母在平静的水面航行时，它所受的浮力 它的总重力（选填“大于”、“等于”或“小于”）．当航空母舰上舰载飞机起飞后，它排开水的体积 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．
12．中央电视台于2001年6月3日在云南抚仙湖第一次现场直播了水下考古过程．这次水下考古使用了我国科学家自行设计制造的现代化“鱼鹰一号”深潜器(原理与潜水艇相同)，它的下潜和上浮是靠改变________来实现的；深潜器在水面下下潜过程中，受到水的浮力__________。
13．鱼肚内有鳔（即鱼泡），当鳔内充满空气时，鱼排开水的体积变 ，鱼受到的浮力变 ，当浮力 鱼的重力时，鱼就上浮，这与潜水艇上浮的原理 （选填“相同”或“不同”）。
14．某外型确定的潜水艇从长江潜行到东海某地执行任务。若它悬浮在江水中所受的重力和浮力分别为、,悬浮在海水中同一深度处所受的重力和浮力分别为、,则 ， （两空选填“大于”、“等于”或“小于”）。
15． “青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4800吨，表示它浮在海面上，排开的海水质量是4800吨，此时舰所受的浮力是 N，当舰从海洋驶入长江时，所受浮力 （选填“变大”、“变小”或“不变”） （ρ海水＞ρ江水）
16．一艘轮船空载时排开水的质量是2600t，满载时排水量是5800t，它最多能装载货物 t。当它从河里驶入海里，吃水深度 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
17．轮船是采用 的办法增大可以利用的浮力；而潜水艇是通过改变 而实现浮沉。
18．轮船满载时，船和货物总重105 N，则船在海洋航行所受浮力是_____ N，轮船的排水量是_____。同一艘轮船从河里驶进海洋，受到的重力大小_____，受到的浮力_____，排开水的体积_____（填“不变”“变大”或“变小”），轮船要_____些。（填“沉下”或“浮起”）
19．一艘轮船自重4×107N，最大载货重量是1.5×108N，则这艘轮船的最大排水量是 t，如果船在港口卸下6×107N的货物，则轮船所受浮力是 N，它所排开水的体积减
少 m3。（设船在内河航行，g取10N/kg）
20．甲乙两位同学分别对“物体的浮沉条件”进行了探究．
（1）甲同学的探究方案
实验器材：弹簧测力计（量程0～5N，分度值0.2N）、天平（带砝码盒）、量筒及水、蜡块（10g左右）
探究问题：蜡块的上浮条件．
实验过程：
①首先测量蜡块的重力：方案一是用弹簧测力计直接测出蜡块的重力；方案二是用天平测出蜡块的质量，再求出重力．
你支持方案 ，理由是 ．
②测量蜡块受到的浮力：量筒中放入适量的水，把蜡块放在水中浮在水面时，测出蜡块排开水的体积，用阿基米德原理求出浮力．你认为上述操作存在的问题是
．
③通过比较蜡块的重力和受到的浮力，可知物体上浮的条件．
（2）乙同学的探究方案
实验器材：装有水的大烧杯、蜡块、铁钉（见图）．
探究问题：蜡块的下沉条件．
实验过程：把蜡块浸没在水中，松手后，发现
蜡块要上浮直至漂浮在水面．为了使浸没在水中的蜡块会下沉，设计了两种实验方案．
方案一：将一根铁钉全部插入蜡块中，然后将蜡块浸没在水中松手，发现蜡块沉入水底．
方案二：用同样的铁钉，但只将其部分插入蜡块中，将蜡块浸没在水中松手，发现蜡块也沉入水底．
①从物体受力的角度看，在蜡块中插入铁钉是为了改变 的大小．
②能够得到的实验结论是： ．
③虽然两种方案的实验结果基本一致，但老师认为方案一更科学．你认为老师这样评价的主要理由是 ．
21．一只排水量为1000t的轮船在河中航行，河水的密度为1.0×103kg/m3，若轮船满载航行，试问：（取g=10N/kg）
(1)它受到的浮力是多少N？
(2)轮船排开河水的体积是多少m3？
(3)若此轮船从河里驶入海里，它受到的浮力是增大或是减小，或是不变？它排开水的体积又怎样变化？
22．（8分）将一个质量为110g的不规则实心物体轻放入盛满纯水的杯中，物体沉入底部，排出1N的水，若向杯中加入盐并搅拌，直到物体悬浮为止。
求：（1）物体在纯水中的浮力：（2）物体的体积：（3）物体悬浮时盐水的密度。
参考答案
1．B
2．A
3．A
4．D
5．2.06×104，2；
6．不变，增大
7．1.764；上浮
8．5.8×107， 5000
9．1.2 ， 1.2×103
10．等于，小于
11．等于；减小
12．自重(重力)；不变
13．大 大 大于 不同
14．小于 小于
15．4.8×107 不变
16．3200；变小
17．空心，自身重力
18．105N 104kg 不变 不变 变小 浮起
19．1.9×104；1.3×108；6000
20．（1）（1分）①二； （2分） 因为弹簧秤的分度值大于蜡块的重力．（2分）②蜡块没有浸没在水中；（2）（1分）①重力（2分）②物体的重力大于浮力时，物体下沉（2分）③方案一是在改变物体重力的同时，控制了浮力不变这一条件．
21．（1）107N（2）103m3（2分）（3）轮船满载时受到的浮力为107N,如果轮船从河里驶入海里受到的浮力不变，海水的密度变大，排开海水的体积变小。
22．（1）1N (2)1×10-4 m3 ,(3)1.1×103kg/m3
