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第十章
浮力
第3节 物体的浮沉条件及应用
一些物品,如:
实心橡皮泥、乒乓球、核桃、带盖空瓶、钢珠、泡沫块、硬币及生姜
浸没水中,它们将如何运动?
小实验:
浮在水面的物体有:
向下沉的物体有:
实心橡皮泥、钢珠、硬币、生姜……
乒乓球、核桃、带盖空瓶、泡沫块……
思考?
将物体浸没在水中静止后放手,有的物体要向下运动,有的物体要向上运动,为什么?
物体运动状态的改变与受力有关
受力分析
液体
地球
浸没在液体中的物体
一、物体的浮沉条件
盐水中静止的物体都受到重力和浮力,它们所处的位置相同吗?
漂 浮
F浮=G
悬 浮
F浮=G
V排=V物
静止在液面下
V排<V物
静止在液面上
不同点:
物体的浮与沉是由什么因素决定的呢?
提出问题:
猜想:
探究活动1:
物体的浮沉条件
思考:
怎样使浮在水面的空瓶沉下去?
怎样使沉在水底的生姜浮起来?
怎样使沉在水底的橡皮泥浮起来?
做一做
方法一:改变塑料瓶中的配重
1.你采用了哪些有效的方法改变物体的浮沉呢?
实验结论
2.从物体受力的角度来看,这些方法中分别改变了哪些力的大小?又是如何改变的?
改变了物体的重力或浮力
方法二:改变液体的密度
方法三:改变橡皮泥排开液体的体积
F浮﹥G
向上运动
F浮﹥G
向上运动
F浮=G
漂 浮
F浮<G
向下运动
沉底
当F浮___G时,物体在液体中向下运动称为下沉.
下沉
F浮
G
F浮
G
上浮
当F浮_ _G时,物体在液体中向上运动称为上浮。
1、物体的浮沉取决于所受重力和浮力的大小关系
2、物体的浮沉条件(浸没)
F浮>G物
F浮=G物
F浮下沉
悬浮
上浮
飘浮
F浮=G物
沉底
F浮=G物-F支
生汤圆在水中是沉的,熟汤圆在水
中是浮的原因:
汤圆刚放入水中时,汤圆受到的浮力小于重
力,汤圆沉入锅底;汤圆煮熟时,它的体积
增大,浮力也随之增大,汤圆受到的浮力大
于重力,汤圆浮出水面。
物体的浮沉条件
同理
(请你推导)
同理
(请你推导)
F浮=G物
G排=G物
物体的浮沉条件
F浮<G物
G排<G物
m排g<m物g
ρ液gV排<ρ物gV物
∵V排=V物
∴ρ 液<ρ物
F浮=G物
G排=G物
m排g=m物g
ρ液gV排=ρ物gV物
∵V排=V物
∴ρ 液=ρ物
∴ρ 液> ρ物
F浮> G物
G排> G物
m排g > m物g
ρ液gV排> ρ物gV物
∵V排=V物
一.物体的浮沉条件
下沉
F浮 < G
ρ液<ρ物
悬浮
F浮 = G
ρ液 =ρ物
上浮
F浮 > G
ρ液 >ρ物
漂浮
F浮 = G
ρ液 >ρ物
早在殷商之前,我国古代人民对浮力就有深入的观察,到殷商时已由制独木船发展到用木板组成大的船体,这是我国最早的木船。
芦湖独木舟
二、浮力的应用
周朝以后不仅在小河上能架设浮桥,在黄河、长江这样的大河流上也多次架设过浮桥。
浮桥
我国汉代曾发明过一种做军事信号用的灯笼,灯笼能腾空而起,飞向天空。
三国时期有“曹冲称象”。
除了以舟称物之外,以舟起重也是中国人的发明。据史籍记载,真定县僧人怀丙曾“打捞铁牛”。他创造了浮力起重法。
用橡皮泥做成能承载重物的小船,使它漂浮在水面上。
浮力的应用
独木舟
二、浮沉条件的应用
船的演变
木帆船
轮船
(1)工作原理:将钢铁做制成空心的轮船,可以排开更多的水,漂浮在水面上。(空心法)
(2)排水量(m排):
轮船满载时排开水的质量: F浮= m排g 而 F浮=G
∴ m船+m货= m排
浮力的应用
轮船的吃水线
最高吃水线表示最大的安全载重量。
工作原理:靠改变自身重力上浮和下潜。
模拟潜水艇:用注射器向密封的瓶内打起,将瓶内的水排出,瓶向上浮起
浮力的应用
工作原理:靠空气浮力升空
内部充有小于空气密度的气体
浮力的应用
喷嘴点火加
热,袋内空气受 热膨胀,浮力增大,浮力大于重力,气球上升。
喷嘴火焰熄灭, 袋内空气变冷,浮力减小, 浮力小于重力,气球下降。
例1 一艘轮船从海里驶入河里,它受到的重力大小 ,它受到的浮力 ;它排开水的体积 。(填变大,变小或不变)
密度计:
1.用途:测量液体的密度。
2.工作原理:漂浮 G= F浮
3.刻度值的特点:
刻度不均匀,上疏下密;
读数上小下大。
小结:
L 一、物体的浮沉条件:
上浮:ρ物<ρ液 F浮> G物 最终漂浮(F浮=G物)
悬浮:ρ物=ρ液 F浮= G物
沉底:ρ物>ρ液 F浮< G物
二、浮力的应用
1、 轮船:排水量:轮船满载时,排开液体的质量。
2、潜水艇:
潜水艇是靠改变自身的重力,实现上浮和下潜的
3、气球和飞艇:
气球和飞艇是靠气球内充的是密度小于空气的气体,
浮力大于重力而升空的
4、密度计:
a、密度计是漂浮条件的应用;
b、密度计刻度的特点:上小下大
1、轮船从河里驶入海里,重力 ,浮力 ,排开水的体积 。
2、密度计是测定 的仪器,它浮在不同液体中受的浮力是 的,在密度较大的液体中排开液体体积 ,玻璃管浸入液面下的深度越 。
不变
不变
减小
液体密度
一定
较小
小
反馈练习
3.? 关于浸在液体里的物体所受的浮力,下列说法中不正确的是 ( ) A.浮力的方向竖直向上;
B.浮力的施力物一定是水; C.浮力的大小与排开液体的质量成正比;
D.实心的铁球也能浮在液面上. 4.用手将一个木球放入水中某一深度后,松开手,木球上浮,在木球未露出水面的时候,下列说法中正
确的是 ( )
A.木球所受的重力、浮力都不变;
B.木球所受的重力不变,浮力变大;
C.木球所受的重力、浮力都变小;
D.木球所受的重力不变、浮力逐渐变小.
A
B
反馈练习
5、密度均匀的实心物体悬浮在水中,将物体截成大小不等的两块后,仍放入水中,则( )
A、大块下沉,小块悬浮 B、大块下沉,小块上浮
C、两块都上浮 D、两块都悬浮
D
6、将体积相同的A、B、C三个小球投入水中,出现如图所示的三种情况,下列关于对三个小球受到的浮力大小的说法正确的是( )
A A球浮在水面上,受到的浮力最大
B C球沉在底部,受到的浮力为零
C A球受到的浮力与B球受到的浮力相等
D B球受到的浮力与C球受到的浮力相等
A
B
C
C
反馈练习
7、浸没在液体中的物体,它在液体中的深度越深,受到的浮力 ( )
A、越大 B、越小
C、不变 D、都有可能
8、一实心铁球分别浸没水、酒精、水银中,受到浮力最大的是( )
A、水 B、酒精 C、水银 D、无法确定
C
C
反馈练习
9、有一体积是2分米3,密度是0.6×103千克/米3的
木块,用绳子将它拴在水池底部的钩子上,如图所示,如果绳子断了,木块就上浮到水面,问:
(1)木块在上浮过程中(未露出水面),受到浮力
的大小是否会发生变化?
(2)木块漂浮在水面时露出液面的体积多大?
10. 一量筒内装有60毫升的水,把一个质量为20克的物体放入该量筒后液面升高到75毫升处,则该物体最后在水中的状态是 ( )
A.一定漂浮 B.一定下沉
C.可能漂浮 D.可能悬浮
B