第3节 水的浮力（物体沉条件及应用和浮力的计算）

讲义稿
学生： 科目： 科学 第 二 阶段第 次课 教师：
课 题 物体浮沉条件及应用和浮力的计算
教学目标 1.巩固浮力的概念和阿基米德原理。 2.能用力和运动的关系推导出物体在液体中浮沉的条件。 3.会应用浮沉条件分析一些实例。
重点、难点 重点:1.能用力和运动的知识来分析物体的浮沉条件。 2.对实心物体能用物体密度和液体密度大小来分析判断物体的浮沉情况。 3.能用物体浮沉条件来分析解决一些实际问题。难点:能用物体浮沉条件分析和解题。
考点及考试要求 1. 浮力的概念。2. 浮力的方向和产生实质。3. 阿基米德原理。 4. 物体的沉浮条件以及沉浮条件的应用
教学内容
知识框架
考点1：浮沉条件探究一、实验将装有不同质量的沙的乒乓球放入水中，观察现象，可以观察到 三只球在水中所处状态(深度)不同 。 二、物体浮沉条件 1.设想一物体浸没于液体中，如图1—25所示，对浸没在液体中的物体进行受力分析可能出现三种不同情况: (1)当F浮>G时，根据力和运动的关系，可知物体将 上浮 ，当部分体积露出液面时，排开体积减小，受到浮力减小，最后F浮＝G，物体处于 漂浮 状态。 (2)当F浮＝G时，由于物体受平衡力作用，物体处于 悬浮 状态，此时物体可以停留在液体内部任一位置。 (3)当F浮ρ物时，上浮，最后漂浮； (2)ρ液＝ρ物时，悬浮； (3)ρ液<ρ物时，下沉。 3.物体的浮沉是一个非常常见的现象，生活中有大量事件都可以用物体浮沉的条件作出合理的解释。 阅读p.24有关内容，然后要求同学讨论p.24的三幅图如何用物体浮沉条件来解释。 4.物体漂浮在液面上的条件: F浮＝G物，V排ρ物，V排考点2：物体浮沉条件的应用知识梳理一、实验 将一块橡皮泥放在水面上，可观察到橡皮泥下沉到容器底部 。将橡皮泥捏成碗状再放在水面上，又可观察到橡皮泥将 漂浮在水面上 。 1.轮船:用钢铁制成空心即可。 其大小通常用排水量表示。排水量是轮船装满货物后排开水的质量，即为轮船满载时受到水的浮力，排水量可用吃水线来表示。 2.潜水艇。 潜水艇的浮沉原理是靠改变自身重力来实现的。需下沉时，水舱内充水，到G>F浮；当G=F浮时，能停在任何位置(悬浮)；需上浮时，用压缩空气将水排出，到G课后巩固：【课后练习】
针对性练习：
1.潜水艇完全潜入水中，再继续下潜时 ( )
A.浮力不变，压强变大 B.浮力变大，压强变大
C.浮力不变，压强不变 D.浮力不变，压强变小
2.某轮船的最大排水量是2×104吨，若轮船自身质量是3×103吨，那么这轮船最多可装 吨货物。
3.一艘轮船从长江驶入东海，轮船受到的浮力 排出液体的体积 。
4.一实心物体放到水中受到浮力为9牛，将该物体放入密度为0.8×103千克／米3的酒精中，受到浮力为8牛，则实心物体的密度大小范围为 ( )
A.ρ物>1.0×103千克／米3 B.0.8×103千克／米3<ρ物<1.0×103千克／米3
C.ρ物<0.8×103千克／米3 D.无法确定
5.密度计是测量 的仪器。把它放在密度较大的液体中时，它排开的液体体积则 (填“较大”或“较小”)。
6.有一个圆柱形容器恰能盛满9.8牛的水，现往该容器中盛满密度为ρ液的液体，并放入一个物块，物块受到的浮力为F浮，则下列判断中错误的是 ( )
A.若ρ液>ρ水，则F浮可能大于9.8牛
B.若ρ液>ρ水，则F浮可能小于9.8牛
C.若ρ液<ρ水，则F浮可能大于9.8牛
D.若ρ液<ρ水，则F浮一定小于9.8牛
7.如图所示是用同一密度计测定甲、乙两种不同液体的密度的实验装置，下列说法中正确的是 ( )
A.甲液体对密度计的浮力大些 B.甲、乙两液体对密度计的浮力相等
C.甲液体的密度大于乙液体的密度 D.甲液体的密度等于乙液体的密度
8.一种液体的密度随深度而增加，它的变化规律是ρ＝ρ0+kh，式中ρ0、k是常数，h表示深度。设深度足够，有一只密度为ρ＇，的实心小球投入此液体中，且ρ＇>ρ0，则下列判断中正确的是 ( )
A.小球将一沉到底，不再运动
B.小球将漂浮在液面上，不能下沉
C.小球经过一段运动过程，最终悬浮在深h＝处
D.小球经过一段运动过程，最终悬浮在深h＝处
9.如图，容器中水面上漂浮着一只空碗，水底沉着一只土豆。若将土豆取出放入碗中(碗仍能漂浮在水面)，则水面高度将 ( )
A.下降 B.上升 C.不变 D.条件不足，难以判断
10.有木球、铁球和铜球(ρ木<ρ铁<ρ铜)静止在水中时的位置，如图所示，则可以确定肯定是空心的是 ( ) A.木球 B.铁球 C. 铜球 D.都是空心
填空：
1、如图所示，a、b、c为三个体积都是50厘米3的木块，b有一半露出水面，这三个物体所受浮力的大小关系为__________________。
2．三个体积相同的立方体a、b、c分别浮在同种液体的液面上，如图所示，若它们所受的浮力分别为Fa、Fb、Fc，则这三个力由小到大的顺序是_______________；物体的质量是ma、mb、mc；则这三个质量由小到大的顺序是________________．
3．将体积相等的软木球和铁球浸没在水中，在释放的瞬间，木球受到的浮力______铁球受到的浮力；当木球浮在水面，铁球沉底后，木球受到的浮力______铁球受到的浮力（选填“＞”、“=”、“＜”
4．把三个体积相同的铜球，分别放在酒精、水和水银中，如下左图所示，受浮力最大的是在______中的铜球；受浮力最小的是在______中的铜球．
5．如上右图中，A、B两球的体积相同，A球受到的浮力______B球受到的浮力，A球的密度______B球的密度．
6、弹簧秤的下端挂着一个铝球，弹簧秤的示数是20牛，当铝球一半浸入水中时，弹簧秤的示数是10.2牛，则铝球所受的浮力是__________牛，排开水的体积是_____米3。
36.一艘轮船排水量为5000t，最大载货量是3500t，则这艘船在满载时，受到浮力是______N，若该船仅装货2000t，则受到浮力是______．(g=10N/kg)
7.一艘货轮的排水量是1×107千克，满载时该货轮受到的重力是_____ 牛顿，所受的浮力是__________牛顿。(g=10N/Kg)（使用科学计数法）
11.质量为270克的铝球悬浮于水中，求:
(1)球受到的浮力应是多少；(2)球的体积应是多少；(3)球中间空心部分的体积是多少。
(ρ铝=2.7×103千克／米3 g＝10牛／千克)
12.如图所示，一根弹簧原长15厘米，其下端固定在容器底部，上端连接一个边长为4厘米的正方体实心木块，向容器里注水，当水深达到18厘米时，木块一半浸入水中；当水深达到22厘米时，木块上表面正好与水面相平，求木块的密度。
一只烧杯中装有水，水面上漂浮着一块冰块，当冰块熔化后，烧杯中的水面将如何变化 (ρ冰＝0.9×103千克／米3)
14、某兴趣小组同学对物体的浮沉条件进行研究，在一个重为4N，底面积为200cm2的圆柱形薄壁玻璃容器底部，放一个边长为10cm的正方体物块，然后逐渐向容器中倒水（始终未溢出）。通过测量容器中水的深度h，分别计算出该物块所受到的浮力F浮，并绘制了如图所示的图像。请你解答下列问题（g取10N/kg）。（1）分析图像可知，水的深度由0逐渐增加到8cm的过程中，物块受到的浮力越来越________，继续往容器中倒水，随着水的深度增加，水对容器底部的压强________。当水深增至8cm后，物块处于______（选填漂浮、悬浮或下沉）状态。
（2）物块的重力是多少？物块的密度是多少？
（3）将物块取出后，若容器中水的重力为20N，此时容器对水平桌面的压强是多少？