10.4 沉与浮 课件(共22张PPT) 2023-2024学年初中物理教科版八年级下册

(共22张PPT)
第4节 沉与浮
第十章 流体的力现象
如图所示是庆祝人民海军成立70周年海上阅兵首次公开亮相的国产长征10号战略导弹核潜艇，可载12枚洲际导弹，它的服役标志着中国战略反击能力又达到了一个新的水平。潜水艇怎么实现在水中下沉和上浮的？
1.能根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件，并能通过比较物体与液体的密度关系描述物体的浮沉状态；
2.能通过改变物体所受的重力或浮力的大小，改变物体的浮沉状态；
3.知道浮力的应用，并用物体的浮沉条件解释相关现象。
任务一
物体的沉浮条件
活动1：动手完成课本P66页“观察：鸡蛋的沉浮”实验。
取一枚新鲜鸡蛋，放在清水中，观察它在水中沉浮的情况。向水中慢慢加些盐，并轻轻搅拌，观察到鸡蛋怎样运动？如果再加些清水，又会发生什么现象？
①鸡蛋沉入水底
②鸡蛋向上浮，最后漂浮在水面
③鸡蛋又开始下沉
F浮
F浮
F浮
G
G
G
F浮G
F浮G
F浮G
问题1：如图所示，将不同的物体浸没在液体中，画出物体所处三种状态下的受力示意图。总结浸没在液体中的物体受到浮力和重力大小的关系对物体浮沉状态的影响
当F浮G物时，物体下沉；
当F浮时，物体上浮；
当F浮 G物时，物体悬浮或漂浮。
问题2：有哪些办法可以改变物体在液体中的浮沉情况？结合题1图示和物体的浮沉条件，分析当物体上浮、悬浮、漂浮、下沉时，物体密度与液体密度的关系。
1.改变液体的密度
2.改变物体的平均密度
比较物体的密度ρ物和液体的密度ρ液的关系。
漂浮 F浮=G V排ρ物
悬浮 F浮=G V排=V物 ∴ρ液=ρ物
上浮 F浮>G V排=V物 ∴ρ液>ρ物
下沉 F浮活动2：交流讨论鱼是如何在水中沉浮的？
上升
悬浮
鱼鳔的大小变化能使鱼在水中自由沉浮
鱼鳔
V排
F浮
F浮
G
变大
变大
变大
>
鱼鳔
V排
F浮
F浮
适中
适中
适中
=
鱼鳔
V排
F浮
F浮
变小
变小
变小
<
G
G
下沉
鱼改变自身体积改变浮力上升下沉
活动小结
1.比较物体的密度ρ物和液体的密度ρ液的关系。
漂浮 F浮=G V排ρ物
悬浮 F浮=G V排=V物 ∴ρ液=ρ物
上浮 F浮>G V排=V物 ∴ρ液>ρ物
下沉 F浮2.改变物体沉浮情况的方法：
（1）改变液体的密度
（2）改变物体的平均密度
任务二
控制沉与浮
活动1：阅读课本P67~69页，结合物体沉浮条件，概述潜艇、热气球及浮船打捞的工作原理。
潜艇是通过水箱改变自身重力（充水或排水）来实现沉浮的。
1.潜艇
潜艇最早用于军事侦察和袭击，现在也用于深海考察，为开发海洋、获得新资源提供信息。
观光潜艇能让游客欣赏到神秘的海底景观
热气球是通过加热空气或某些密度比空气小的气体（如氦气），以获得较大的浮力来升空的，其自带的加热器可以调节气囊中气体的温度，从而达到控制气球升降的目的。
2.热气球
浮筒绑在沉船两侧时使整体体积增大，总的浮力增大，排出浮筒中的水，浮筒的重力减小，当浮力大于重力时沉船上浮。
3.浮船打捞
动手做 做一个潜艇
按右图自制一个潜艇模型（为保持试管稳定，试管上可绕些铁丝）。
把模型浸在水中，从管中抽气，模型将怎样运动？
向试管中打气，模型又会怎样？
从管中抽气时，试管内的气压减小，水进入试管中，重力增大，试管下沉。
向管中打气时，试管内的气压增大，试管中的水被排出，重力减小，试管上浮。
活动2：利用这节课所学知识，交流讨论以下问题。
问题1：浮在水面上的冰块完全融化后，液面高度和未融化时相比怎样？
冰在水中漂浮时，F浮=G物，即m排=m冰，即V排=，
水熔化后V水==（冰融化成水时质量不变），所以两者相等，即液面不变。
设冰的质量为m1，铁的质量为m2，开始时漂浮，所以浮力等于重力
设此时的排开水的体积为V1，显然有F浮=（m1+m2）g=ρ水gV1，解得V1==+
当冰熔化后，铁块下沉，冰溶化后的体积为V2，显然V2=
铁块下沉，所以排开水的体积等于自身的体积，这样，铁块排开水的体积V3=
所以冰熔化后的总排水体积为V2 + V3 =+，比较V1和V2 + V3就可以看出V1 V2 + V3
就是说，冰块（包有铁）开始时，排开水的体积大于冰熔化后排水的体积，所以水面下降。
问题2：加入是一块包着冰的铁块浮在水面上，冰融化后液面上升还是下降？
轮船上的生命之线——载重线（吃水线）
“吃水线”是为了保证安全，在各种轮船上都必须有的船舶载重标志。
当轮船装载的货物较少时，水面在“吃水线”的下方，轮船可以安全地在水面上航行；当轮船装在的货物达到最大载重量时，水面与“吃水线”平齐；如果轮船装载的货物超过最大载重量，水面超过“吃水线”，轮船航行时就会有沉船的危险。
1.完全浸没在水中的乒乓球，放手后从运动到静止的过程中，其浮力与重力大小关系(　　)
A.浮力始终大于重力
B.浮力始终等于重力
C.浮力先大于重力，直至静止时，浮力才等于重力
D.浮力先大于重力，后小于重力
C
2.如图所示，先将半个西瓜皮轻轻放在水缸中，发现它漂在水面上，此时它受到的浮力大小为F浮1；然后把它按入水面下，发现它沉入水底，此时它受到的浮力大小为F浮2。则F浮1与F浮2的大小关系是(　　)
A.F浮1＞F浮2　　B.F浮1＝F浮2　　
C.F浮1＜F浮2　　D.无法比较
A
3.人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船，做法是将几个灌满水的浮筒沉到水底并拴在沉船两旁，把空气压进浮筒将浮筒里的水排出，沉船随着浮筒一起浮起，下列说法正确的是( )
A.沉船在河底时，受到的浮力等于其重力
B.浮筒充满气后，受到的浮力大于其重力
C.沉船在水下上浮时，受到的浮力逐渐变小
D.船和浮筒浮在水面时，受到的浮力大于其重力
B
4.物理小组制作的潜水艇模型如图所示。通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气，就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时，若从A管吸气，烧瓶将会(　　)
A.上浮，它受到的浮力增大
B.下沉，它受到的浮力减小
C.下沉，它受到的浮力不变
D.上浮，它受到的浮力不变
C
总结：请画出本节内容的思维导图
沉与浮
物体的沉浮条件
控制沉与浮
潜艇
热气球
浮船打捞
控制物体的浮沉
改变物体自身的重力
改变物体所受的浮力
改变液体的密度
改变排开液体的体积
漂浮 F浮=G V排ρ物
悬浮 F浮=G V排=V物 ∴ρ液=ρ物
上浮 F浮>G V排=V物 ∴ρ液>ρ物
下沉 F浮