2020-2021学年教科版八年级物理下册同步导学课件34张：10.4.沉与浮

流体的力现象
4.沉与浮
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第十章
一 物体的沉与浮
(1)F浮>G：物体_______，最后处于漂浮状态(F浮′＝G)。
(2)F浮＝G：物体______________。
(3)F浮[拓展]浸没在液体中的物体，当ρ液＞ρ物时，物体上浮；当ρ液＝ρ物时，物体悬浮；当ρ液＜ρ物时，物体下沉。
新知梳理
上浮
悬浮或漂浮
下沉
二　潜艇与热气球
1．潜艇在水中靠改变___________来实现沉浮。
[注意]潜艇浸没在水中时，所受的浮力不变。
[明确]潜艇两侧有水舱，向水舱充水时，潜艇逐渐变重，重力大于浮力，潜艇会逐渐潜入水中；当水舱充水至浮力等于重力时，潜艇______；当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜艇重力减小，当浮力大于重力时，潜艇会______。
新知梳理
自身重力
悬浮
上浮
2．热气球通过加热空气或某些密度比空气小的气体(如氦气)以获得较大的浮力升到空中，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。
[提示]现在的热气球一般采用两层气囊，里面的气囊是一个氦气气球，下方安置燃烧器，打开燃烧器，加热两层气囊之间的空气，增大热气球的浮力。所以控制燃烧器火焰大小，就可以增大或减小热气球的浮力，从而控制热气球的升降。
新知梳理
类型一　物体的沉浮条件
应用示例
例1 林红同学用手将一个重30 N、体积为0.004 m3的物体压入水中，松手后，物体会_______(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”)，静止后，物体受到的浮力是_____N。(g取10 N/kg)
上浮
30
应用示例
[解析] （1）物体浸没在水中，则V排＝V＝0.004 m3，物体受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.004 m3＝40 N；物体的重力为G＝30 N，因为F浮＞G，所以松手后物体会上浮，静止后将漂浮在水面上。（2）因为物体静止后漂浮在水面上，所受浮力与重力是一对平衡力，则F浮′＝G＝30 N。
[方法指导]利用沉浮条件计算物体所受浮力的大小
方法一：通过比较物体密度ρ物与液体密度ρ液的大小，判断物体静止时的最终状态，从而计算出物体受到的浮力大小。
应用示例
应用示例
步骤一“计算”：算p物与p液
p物与p液已知
步骤三“分析”：根据静止时的最终状态进行受力分析
步骤二“判断”：通过比较p物与p液，判断出物体静止时的最终状态
p物与p液未知，分析题意，通过计算得出p物与p液
p液＞ p物，漂浮;
p液= p物，悬浮;
p液＜ p物，沉底
漂浮， F浮 = G物;
悬浮， F浮 = G物;
沉底， F浮 =G物-FN
注：ρ物必须是实心物体的密度或物体的平均密度。
方法二：通过比较物体的重力G物与浸没时物体受到的浮力F浮′的大小，判断物体静止时的最终状态，从而计算出物体受到的浮力大小。
应用示例
应用示例
步骤一“假设”：假设物体浸没在液体中，计算出F浮'
若物体浸没在液体中，则V排=V物，根据公式F浮=p液gV排，计算出F浮'的大小
步骤三“分析”：根据物体静止时的最终状态进行受力分析，计算物体所受的实际浮力F浮
步骤二“判断”：根据浮沉条件，判断出物体静止时的最终状态
F浮'＞ G物，漂浮;
F浮' = G物，悬浮;
F浮' ＜ G物，沉底
漂浮， F浮 = G物;悬浮， F浮 = G物;
沉底， F浮 = G物-FN
应用示例
例2 小张看到鸡蛋浮在盐水液面上，如图10－4－1所示，他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉。在此过程中，鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是图10－4－2中的(　　)
D
图10－4－1
图10－4－2
应用示例
[解析]鸡蛋漂浮时所受浮力等于鸡蛋的重力，这一阶段鸡蛋受到的浮力F随时间t的增加保持不变，鸡蛋逐渐下沉，当鸡蛋浸没后，鸡蛋排开水的体积不变，随着盐水密度减小，根据公式F浮＝ρ液gV排可知，鸡蛋所受浮力逐渐减小，但不会减小到零。
应用示例
[方法指导]动态浮力大小的判断方法
变动为静判断浮力大小变化：把鸡蛋下沉的过程转化为静态的几幅图片，再进行分析(如图10 －4 －3所示)。
图10 －4 －3
应用示例
图①②中，鸡蛋漂浮，F浮＝G蛋，F浮不变；图③④中，鸡蛋逐渐下沉，由于V排＝V蛋，故V排保持不变，但ρ液一直变小，根据F浮＝ρ液gV排可知，F浮变小，但不会减小为零。故整个过程，鸡蛋所受的浮力先不变后变小，最后接近于在清水中受到的浮力，但不为零。
类型二　物体沉浮条件的应用
例3 如图10－4－4所示是一艘潜艇在水中上浮和下潜的情景，潜艇是依靠改变___________来实现上浮或下沉的。其中图_____的潜艇正在水中上浮；这两种情景中，潜艇所受的浮力分别为F甲、F乙，则F甲____
(选填“＞”“＜”或“＝”)F乙。
应用示例
　　　
自身重力
甲
＝
图10－4－4
应用示例
[解析] （1）潜艇是通过改变水舱中水的重力来实现上浮和下潜的。
（2）要使潜水艇上浮，应使潜艇所受的浮力大于潜艇的重力，所以水舱中水较少时潜艇上浮，故图甲为上浮时的情景。
（3）由甲、乙两种情景可知，潜艇浸没在水中时，排开水的体积等于潜艇的体积，由于潜艇的体积不变，根据阿基米德原理可知，潜艇所受的浮力不变。
[易错警示]潜艇浸没在水中，无论是上浮还是下沉，潜艇的体积不变，排开水的体积不变，所受浮力不变。实际上，潜艇是通过改变自身受到的重力来实现上浮或下沉的。
应用示例
例4 将同一密度计分别放入甲、乙两种不同的液体中，静止后的情形如图10－4－5所示，则(　　)
A．甲液体中密度计受到的浮力大
B．乙液体的密度大
C．乙液体中密度计受到的浮力大
D．甲液体的密度大
应用示例
　　　
D
图10－4－5
应用示例
[解析]因同一密度计的重力不变，且密度计在甲、乙两种液体中均漂浮，所以，密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力相等；由图可知，密度计排开甲液体的体积小于排开乙液体的体积，由F浮＝ρ液gV排可知，甲液体的密度大于乙液体的密度，故D正确。
[方法指导]密度计原理
应用示例
漂浮
静止
二力平衡
F浮=G密度计
同一密度计漂浮在不同液体中，其重力G密度计不变，则密度计所受浮力F浮不变。根据F浮=
ρ液gV排可知，V排越大， ρ液越小
类型三　和沉浮条件相关的计算
例5 如图10－4－6所示，体积为750 cm3、密度为0.6×103 kg/m3的实心匀质木块漂浮在水面上。求：(g取10 N/kg)
(1)此时木块受到的浮力。
(2)此时木块浸在水中的体积。
(3)要使木块刚好浸没在水中，至少需要多大的力向下压木块。
应用示例
　　　
图10－4－6
应用示例
　　　
应用示例
　　　
[方法指导]利用物体漂浮、悬浮求物体密度、液体密度的方法
应用示例
　　　
状态
找等量关系
扩展、求解
漂浮或悬浮
F浮=ρ液gV排； G物= m物g= ρ物gV物
F浮=G物
ρ液gV排= ρ物gV物
课堂小结
沉与浮
轮船
漂浮：F浮=G（ ρ液＞ ρ物）
上浮：F浮＞ G（ ρ液＞ ρ物）
沉浮条件
应用
做成空心，增大排水量，增大浮力
悬浮：F浮= G（ ρ液= ρ物）
下沉：F浮＜ G（ ρ液 ＜ ρ物）
潜艇
改变自身重力，实现上浮和下沉
热气球
减小内部气体的密度，从而上升
1．将物体放入水中，有四种现象(物体在水面下上浮或下沉)，请你将下表中的内容补充完整。
课堂反馈
现象
受力情况
密度关系
V排与V物关系
上浮
F浮＞G物
ρ水＞ρ物
V排＝V物
下沉
悬浮
漂浮
F浮＜G物
ρ水＜ρ物
V排＝V物
F浮＝G物
ρ水＝ρ物
V排＝V物
F浮＝G物
ρ水＞ρ物
V排＜V物
2.体积相同的甲、乙、丙、丁4个小球，分别静止在水中的不同深度处，如图16－1所示。则这4个小球在水中所受浮力最小的是(　　)
A．甲 B．乙
C．丙 D．丁
课堂反馈
A
图16－1
[解析] 4个小球的体积相同，由图可知，V甲排＜V乙排＜V丙排＝V丁排，由F浮＝ρ液gV排可得：F甲浮＜F乙浮＜F丙浮＝F丁浮。
课堂反馈
3．如图16－2所示，鸡蛋沉在水底，林红同学向水中陆续加盐，并轻轻搅拌，鸡蛋将(　　)
A．下沉，浮力不变
B．上浮，浮力不变
C．下沉，浮力变小
D．上浮，浮力变大
课堂反馈
D
[解析]向水中加盐，水的密度增大，鸡蛋在水中排开水的体积不变，鸡蛋受到水的浮力增大，当鸡蛋受到的水的浮力大于自重时，鸡蛋将上浮。
课堂反馈
4．一艘远洋轮船装上货物后，发现船身下沉了一些，则它受到的浮力________(选填“变大”“变小”或“不变”)。当船由内河驶入大海后，船受到的浮力________(选填“变大”“变小”或“不变”)，船身相对于水面将________(选填“上浮”“下沉”或“不变”)。
课堂反馈
变大
　　　　　
不变
上浮
[解析]货轮装上货物后，船身会下沉，排开水的体积V排变大，由F浮＝ρ液gV排可得，船受到水的浮力变大；当船由内河驶入大海后，仍然漂浮，船受到的浮力F浮＝G，船受到的重力不变，故船受到的浮力不变；ρ河水＜ρ海水，由F浮＝ρ液gV排可得，排开海水的体积小于排开河水的体积，船将上浮一些。
课堂反馈
5．潜艇能够上浮和下沉是通过改变___________来实现的；如图16－3所示，潜艇在上浮过程中，露出水面之前，所受的浮力将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
课堂反馈
自身重力
　　　　　
不变
图16－3

谢 谢 观 看！