人教版初中物理八年级下册第十章第三节10.3物体的浮沉及条件应用教案

物体的浮沉条件及应用
　　知识与技能
　　知道物体的浮沉条件；
　　知道浮力的应用
　　重点：知道轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理。
　　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。
内容讲解
　　将体积相同的铁块和蜡块同时浸没在水中后松手
　　[现象]:铁块沉入杯底而蜡块上浮最终浮在水面。
　铁块和蜡块受到的浮力相等,因为V排相等，根据阿基米德原理可知浮力相等。既然铁块和蜡块受到的F浮相同，为什么松手后铁块沉底而蜡块上浮？液体中，物体的浮沉取决于什么呢？
　　物体的浮沉条件：
　　分析蜡块：松手后，浸没在水中的蜡块所受到的F浮＞G蜡，所以蜡块上浮。当蜡块逐渐露出水面，V排减小，浮力减小，当F浮=
G物时，蜡块最终漂浮在水面。即：F浮＞G物上浮，最终漂浮。
　　分析铁块：松手后，浸没在水中的铁块所受到的F浮＜G铁，铁块下沉。到达容器底部后，铁块受到F浮、G铁和F支，三力平衡，静止在容器底，我们说铁块沉底。即：F浮＜G物下沉，最终沉底。
　　若一个物体浸没在水中，松手后F浮=G物，受力平衡，物体的运动状态不变，我们说物体悬浮在液体中。即：F浮=G物，最终悬浮。
　　总结：物体的浮沉条件：
1、前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。
2、示意图如下
下沉
悬浮
上浮
漂浮
F浮
<
G
F浮
=
G
F浮
>
G
F浮
=
G
ρ液<ρ物
ρ液
=ρ物
ρ液
>ρ物
ρ液
>ρ物
　　3．应用
　　1·轮船
　　（1）原理：采用把物体做成“空心”的办法来增大浮力，使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。
　　（2）排水量：满载时，船排开的水的质量。
　　即：排水量＝m船+m货
　　问题：1．轮船从河水驶入海里，它的重力变不变？它受到的浮力变大、变小还是不变？
　　2．它排开的液体的质量变不变？
　　3．它排开的液体的体积变不变？
　　4．它是沉下一些，还是浮起一些？
　　注意：同一条船在河里和海里时，所受浮力相同，但它排开的河水和海水的体积不同。因此，它的吃水深度不同。
　　2·潜水艇
　　潜水艇两侧有水舱，当水舱中充水时，潜水艇加重，就逐渐潜入水中；当水舱充水使艇重等于同体积水重时，潜水艇就可悬浮在水中；当压缩空气使水舱中的水排出一部分时，潜水艇变轻，就可上浮了。
　　原理：靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。
　　注意：潜水艇在浸没在水下不同深度所受浮力相同。
3、气球和飞艇：
气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如：氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球发展成为飞艇。
4、密度计：
原理：利用物体的漂浮条件来进行工作。
构造：下面的铝粒能使密度计直立在液体中。
刻度：刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大
浮力计算题方法总结：
1、确定研究对象，认准要研究的物体。
2、分析物体受力情况画出受力示意图，判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或做匀速直线运动)。
3、选择合适的方法列出等式（一般考虑平衡条件）。
计算浮力方法:
①读数差法：F浮= G－F(用弹簧测力计测浮力)。
②压力差法：F浮=
F向上
－
F向下（用浮力产生的原因求浮力）
③漂浮、悬浮时，F浮=G
(二力平衡求浮力；)
④F浮=G排
或F浮=ρ液V排g
（阿基米德原理求浮力，知道物体排开液体的质量或体积时常用）
⑤根据浮沉条件比较浮力（知道物体质量时常用）
练习
g＝10N/kg
一、选择题
1、下列有关浮力的说法中不正确的是：（　）
A．浸没在液体中的物体所受的浮力与物体所在深度无关；
B．物体只有浸没在液体中才受到浮力；
C．物体受到液体的浮力大小与物体的形状无关；
D．物体受到液体的浮力的大小只与物体的密度和体积有关．
2、如图10.3-1所示，密度均匀的木块漂浮在水面上，现沿虚线将下部分截去，则剩下的部分将：（　）
A．上浮一些
B．静止不动
C．下沉一些
D．无法确定
3、把悬挂着的金属球A依次浸没在清水和浓盐水中，则A球两次所受浮力相比较是：（　）
A．两次的浮力一样大
　　
　B．浸没在盐水里受的浮力较大
C．浸没在清水里受的浮力较大
D．条件不足，无法判断
4、同一物体在甲、乙两种不同的液体中的情况如图10.3-2所示，比较物体在两种液体中受到的浮力和两种液体的密度大小，则正确的是：（　）
A．F甲＝F乙
B．F甲＞F乙
C．ρ甲＝ρ乙
D．ρ甲＜ρ乙
5、甲、乙、丙三个体积相同的实心小球，静止在液体中如图10.3-3所示，关于三个小球下面说正确的是：（　）
A．三个球受到的浮力关系为F甲＝
F乙＞
F丙
B．三个球受到的浮力关系为F甲＜
F乙＝
F丙
C．三个球受到的浮力关系为F甲＜
F乙＜
F丙
D．不能确定
6、如图10.3-4所示，鸡蛋放入清水中时沉入水底，今将清水中加盐后鸡蛋浮出水面，由以上现象，下列判断中不正确的是：（
）。
A．鸡蛋的重量小于在盐水中所受的浮力
B．浮在盐水中的鸡蛋所受的浮力比沉在清水中所受浮力大
C．鸡蛋的密度小于盐水的密度
D．鸡蛋的重量大于在清水中所受的浮力
7、把质量为500g的空心铝球投入水中，这个铝球将：（　）
A．下沉
B．上浮
C．在水中悬浮
　
D．无法判断
8、目前，制造中国自己航母的呼声越来越高，如图10.3-6所示是某位网友提供的中国航母的设想图。一艘航母的舰载机飞离航母后，则有：（　）
A．航母将上浮，所受浮力减小
B．航母将下沉，所受浮力增大
C．航母将下沉，所受浮力减小
D．航母始终漂浮，所受浮力不变
9、蜡块整体悬浮于酒精和水的混合液之中，要使蜡块上浮，则应：（　）
A．往容器中加酒精　
B．往容器中加水
C．使容器倾斜一定角度　
D．把蜡块分成两块
10、将一木块分别浮在甲、乙两种不同的液体中，木块均有一部分露出液面，如果甲液体的密度大于乙液体的密度，则：（　）
A．木块在甲液体中受到的浮力大
B．木块在乙液体中受到的浮力大
C．本块在甲液体中露出液面的体积较大
D．木块在乙液体中露出液面的体积较大
11、如图10.3-7所示，将一铁块用弹簧测力计悬挂起来，并逐渐浸入水中，下列能正确表示铁块所受浮力与浸入深度关系的是：（　）
12、甲、乙两物体体积之比为2:1，它们都浮在水面上，浸入水中部分的体积之比为1:2，那么它们的密度之比及质量之比分别为：（　）
A．ρ甲:ρ乙＝2:1，m甲:m乙＝1:1

B、ρ甲:ρ乙＝1:2，m甲:m乙＝1:2
C．ρ甲:ρ乙＝4:1，m甲:m乙＝2:1
D．ρ甲:p乙＝1:4，m甲:m乙＝1:2
13、有一支密度计，浮在水中时，所受的浮力为F1，浸入水中体积为V1；将它放在煤油中，所受的浮力为F2，浸入煤油中的体积为V2，那么F1与F2，V1与V2相比较：（　）
A．F1＝F2，V1＝V2　
B．F1＝F2，V1＜V2
C．F1＞F2，V2＞V2　
D．F2＞F2，V1＝V2
二、填空题
1、把一块橡皮泥分别捏成形状不同的圆柱体、球体和长方体，先后将不同形状的橡皮泥浸没在水中，橡皮泥受到的浮力＿＿＿＿（填“圆柱体大”、“球体大”、“长方体大”或“一样大”）。再将同一块橡皮泥浸没在水中的不同深度，则橡皮泥受到的浮力＿＿＿＿（填“变大”、“变小”、“不变”或“无法判断”）
2、用一根细线系住一个石块，用手提住线把石块浸到水中。在石块从接触水面到全浸入水中的过程中，石块受的浮力是＿＿＿＿的（填变化情况）；当石块全浸到水面下时，石块受的浮力为F1，松开线让石块沉到水底，石块受的浮力为F2，则F1＿＿＿＿F2。
3、弹簧秤下吊着一金属球，示数为10N，当金属球有一半浸入水中时，示数为9N，这时金属球受到的浮力为＿＿＿＿，当金属球全部浸入水中时，弹簧秤的示数为＿＿＿＿。
4、把三个体积相同的铁球，分别放入煤油、水和水银中，受浮力最大的是在＿＿＿＿中的铁球；受浮力最小的是在＿＿＿＿中的铁球。
5、一艘军舰从大海驶向长江，由于海水的密度大于江水密度，它所受的浮力将＿＿＿＿（填“增大”、“”、或“减小”
），军舰排开水的体积将＿＿＿＿（填“增大”、“不变”、或“减小”
），军舰将＿＿＿＿（填“上浮”或“下沉”
）一些。
三、实验题
1、为了探究物体的浮沉条件，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、量筒、金属块、细线、水及其他简单辅助器材。实验步骤如下：
（1）按如图10.3-9甲所示的方法测出金属块受到的重力，大小为＿＿＿＿N。
（2）按如图10.3-9乙所示的方法测出金属块浸没在水中
时排开水的体积，大小为＿＿＿＿cm3。
（3）用公式F浮＝ρ水gV排计算金属块浸没在水中受到的浮力，大小为＿＿＿＿N。
（4）比较金属块浸没在水中受到的浮力和金属块受到的重力大小，可知金属块浸没在水中时会＿＿＿＿（填“上浮”、“悬浮”或“下沉”）。
2、如图10.3-10所示，小慧同学在探究“浮力的大小等于什么”时，用每小格为0.5N的弹簧测力计、密度大于水的塑料块、烧杯、小桶等器材进行实验，a、b、c、d
是四个步骤的示意图，其中d测量空桶受到的＿＿＿＿，此实验操作的正确顺序是＿＿＿＿＿＿，由a、b两图中弹簧测力计的读数可求出塑料块受到的浮力，由a、b两图中弹簧测力计的读数可求被塑料块排开液体受到的重力；根据测得的浮力与塑料块排开液体的重力得出关系式＿＿＿＿，即为著名的阿基米德原理。
四、计算题
1、一个不规则的实心物体，质量55g，放入装满纯水的烧杯中，沉入底部，排开0.5N的水。然后向烧杯中加盐并搅拌，直到物体悬浮为止。求：
（1）物体在纯水中所受的浮力；
（2）物体的体积；
（3）物体悬浮时盐水的密度。
答案
一、选择题
1、B
2、C
3、B
4、A
5、A
6、A
7、B
8、A
9、B
10、C
11、D
12、D
13、B
二、填空题
1、一样大
不变
2、逐渐变大
等于
3、1N
8N
4、水银
煤油
5、不变
增大
下沉
三、实验题
1、（1）2.2
（2）20
（3）0.2
（4）下沉
2、重力
a
d
c
b（或d
a
c
b）　　
F浮＝G排
四、计算题
1、解：（1）由阿基米德原理可知，物体受到的浮力等于物体排开的液体受到的重力；
即：F浮＝G排＝0.5N
（2）G排＝ρ水gV排
浸没时V物＝
V排＝5×10-5m3
（3）因为物体悬浮，所以
ρ盐水＝ρ物
＝＝＝1.1×103kg/m3
密度复习
学习目标
理解密度的物理意义
能用密度知识解决简单的实际问题：会计算物体的密度，会求得物体的空心实心。
学会量筒的使用方法，一是用量筒测量液体体积的方法；二是用量筒测量不规则形状物体体积的方法。
会测量液体和固体的密度。
主要内容
一、密度定义：单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度。密度公式
ρ------密度------千克每立方米(kg/m3)
m-----质量------千克(kg)
V------体积------立方米(m3)
单位换算：1g/cm3=1000kg/m3.水的密度1.0×103kg/m3,要求记住。
还要能够记住一些物质密度的大小。例如，金的密度比银大，铜的密度比铁大。
计算题要注重格式，要写必要的公式、公式变换、单位、文字说明。还要有必要的计算过程。
二、量筒的使用
指出：量筒中液面呈凹形时，读数时要以凹形的底部为准，且视线要与液面相平，与刻度线垂直。
1、怎样用量筒测量不规则形状物体的体积
方法：先在量筒中装入适量的水(以待测体积的物体放入量筒后能完全浸没，且量筒中的水上升的高度不超过量筒的最大刻度值为准)，读出此时量筒中水的体积V1；将不规则形状物体浸没在量筒中，读出此时量筒中水面所对应的刻度值V2。V2与V1的差值就是被测不规则形状物体的体积。
2、怎样用量筒测量一些形状不规则且无法浸入量筒之内的固体的体积。
可采用“溢杯法”测量其体积。所谓“溢杯法”即将物体浸入盛满水的容器内，同时将溢出的水接到量筒中，读取的数值便是该物体的体积。但现有量筒一次不能盛取石块溢出的水量，可用较大容器盛接溢出的水，再分若干次用量筒测量所接到的水，多次读取数据，最后相加得到石块的体积。
3、探究怎样用量筒测量密度小于水的不规则物体的体积。
压入法：用一根细而长的铁丝将蜡块压入水中。蜡块投进量筒和压入水中后量筒中水面所对的刻度的差值就是烹块的体积。
沉锤法：用细线将一个钩码系在蜡块下面，用细线吊着蜡块和钩码放入量筒，钩码先浸没在水中，记下此时量筒中水面所对应的刻度值V1，然后钩码和蜡块一起浸入水中，记下此时量筒中水面所对应的刻度值V2，V2与V1的差值就是蜡块的体积。
例：
一、测量石块的密度步骤：
实验器材：天平、砝码、量筒、水、烧杯
用天平测出石块的质量m。
用量筒测出水的体积V1
用细线将石块系好，慢慢放入量筒中，测出水和石块的总体积V2
小石块的密度表达式：
二、测量盐水的密度;
实验器材：天平、砝码、量筒、盐水、烧杯
用天平测出烧杯和盐水的总质量m1
将一部分盐水倒入量筒中，读出量筒中盐水的体积V
用天平测出烧杯和剩余盐水的质量m2
盐水密度表达式：
错误测液体密度方法：
用天平测量杯和液体的总质量m1，读出量杯内液体的体积V，
将液体全部倒出用天平测量空量杯质量m2
液体的密度为
这样的方法测量结果偏小(因为质量偏小)。
用天平测空杯质量m1
将杯中装一定量的某液体，用天平测总质量m2
将杯中该液体全部倒入量筒中，读出体积为V
液体密度
这样的方法测量结果偏大(因为体积偏小)
没有量筒测量牛奶的密度：
用天平测出烧杯质量m1，
烧杯适当位置做好标记，
倒入清水至标记处，测得质量m2；
倒掉清水，用牛奶清洗烧杯，再倒入牛奶至标记处，测得质量m3，
牛奶密度等于水的密度乘以牛奶质量和水的质量的比值
既ρ=1000(m3-m1)/(m2-m1)
密度与温度的关系：温度越高，体积膨胀，密度变小。
1、有一个铁球的质量是316g，体积是60cm3，问这个铁球是实心的，还是空心的？如果是空心的，那么中空部分体积是多大？
2、为了判断一个铁球是不是空心的，某同学测得如下数据：
铁球的m/g
水的体积V/mL
水和铁球的总体积V/mL
79
60.0
90.0
做这个实验需要哪些器材？主要步骤怎样？
该铁球是空心的，还是实心的？
若铁球是空心的，空心部分的体积是多少？
G
F浮
G
F浮
F浮
G
F浮
G