10.3-物體的浮沉條件及應(yīng)用解析

1、第十章第十章 第節(jié)第節(jié) 物體的浮沉條件及應(yīng)用物體的浮沉條件及應(yīng)用 1浸沒在水中的木塊為什么向上浮起浸沒在水中的木塊為什么向上浮起? ? 2浸沒在水中的鐵塊為什么沉到容器底部浸沒在水中的鐵塊為什么沉到容器底部? ? 3鋼鐵制成的船為什么能在海面上航行鋼鐵制成的船為什么能在海面上航行? ? 4物體在液體中都受到浮力物體在液體中都受到浮力, ,為什么有的上浮、為什么有的上浮、有的下沉、有的懸浮有的下沉、有的懸浮? ?提出問題提出問題懸浮懸浮上浮上浮下沉下沉懸浮懸浮上浮上浮下沉下沉F浮浮GF浮浮GF浮浮G上浮上浮: : F浮浮G一、物體的浮沉條件一、物體的浮沉條件F浮浮G漂浮漂浮漂浮漂浮:F浮浮 =

2、G懸浮懸浮:F浮浮 = G下沉下沉: F浮浮G2物體密度與液體密度間的關(guān)系物體密度與液體密度間的關(guān)系F浮浮 G 上浮上浮: : r r液液 r r物物 F浮浮= G 懸浮懸浮: r r液液 = r r物物 F浮浮 G 下沉下沉: r r液液 r r物物浮力浮力: :F浮浮r r液gV排排 ; 重力重力:G r r物物g V物物; ; V排排 = V物物研究條件研究條件:實(shí)心物體浸沒在液體中實(shí)心物體浸沒在液體中,受重力和浮力。受重力和浮力。一、物體的浮沉條件一、物體的浮沉條件根據(jù)浮沉條件進(jìn)行比較根據(jù)浮沉條件進(jìn)行比較注意注意: :物物是物體的密是物體的密度（平均密度）度（平均密度）,而而不是構(gòu)成該

3、物體的物不是構(gòu)成該物體的物質(zhì)的密度質(zhì)的密度F浮浮= G 漂浮漂浮: r r液液r r物物 鹽水選種鹽水選種利用浸沒在液體中的物體受到的浮力跟液體的密度液有關(guān),液越大, F浮越大。 物 液液,物體下沉。 干癟、蟲蛀的種子會(huì)上浮直至漂浮,而飽滿的種子下沉到容器底部。鹽水選種的道理鹽水選種的道理:飽滿種子的密度要大于飽滿種子的密度要大于鹽水的密度而下沉。鹽水的密度而下沉。想想做做想想做做將新鮮雞蛋放入盛水容器將新鮮雞蛋放入盛水容器中中, ,向水中加鹽向水中加鹽, ,并攪拌并攪拌, ,不不斷增加鹽水的濃度。觀察斷增加鹽水的濃度。觀察雞蛋在容器中的位置變化。雞蛋在容器中的位置變化。（1）上浮和）上浮和下

4、沉是不平衡態(tài)下沉是不平衡態(tài); 懸浮和懸浮和漂浮是平衡（靜止）態(tài)漂浮是平衡（靜止）態(tài)（2）上浮、上浮、下沉和懸浮下沉和懸浮:V排排=V; 漂浮漂浮:V排排V（3）空心物體運(yùn)用浮沉條件時(shí)可以用物體的平）空心物體運(yùn)用浮沉條件時(shí)可以用物體的平 均密度均密度物物與液體密度與液體密度液液比較比較一、物體的浮沉條件一、物體的浮沉條件早在殷商之前早在殷商之前, ,我國古代人民對(duì)浮力就有深入的觀我國古代人民對(duì)浮力就有深入的觀察察, ,到殷商時(shí)已由制到殷商時(shí)已由制獨(dú)木船獨(dú)木船發(fā)展到用木板組成大的船發(fā)展到用木板組成大的船體體, ,這是我國最早的木船。這是我國最早的木船。蘆湖獨(dú)木舟蘆湖獨(dú)木舟我國古代對(duì)浮力的應(yīng)用我國古

5、代對(duì)浮力的應(yīng)用二、浮力的應(yīng)用二、浮力的應(yīng)用周朝以后不僅在小河上能架設(shè)浮橋周朝以后不僅在小河上能架設(shè)浮橋, ,在黃河、長在黃河、長江這樣的大河流上也多次架設(shè)過江這樣的大河流上也多次架設(shè)過浮橋浮橋。浮橋浮橋我國古代對(duì)浮力的應(yīng)用我國古代對(duì)浮力的應(yīng)用我國漢代曾發(fā)明過一種做軍事我國漢代曾發(fā)明過一種做軍事信號(hào)用的燈籠信號(hào)用的燈籠, ,燈籠燈籠能騰空而起能騰空而起, ,飛向天空。飛向天空。 我國古代對(duì)浮力的應(yīng)用我國古代對(duì)浮力的應(yīng)用 三國時(shí)期有三國時(shí)期有“曹沖稱象曹沖稱象”。除了除了以舟稱物以舟稱物之外之外, ,以舟起重以舟起重也是中國人的發(fā)明。也是中國人的發(fā)明。據(jù)史籍記載據(jù)史籍記載, ,真定縣僧人懷丙曾真定

6、縣僧人懷丙曾“打撈鐵牛打撈鐵牛”。他創(chuàng)。他創(chuàng)造了浮力起重法。造了浮力起重法。我國古代對(duì)浮力的應(yīng)用我國古代對(duì)浮力的應(yīng)用用橡皮泥做成能用橡皮泥做成能承載重物的小船承載重物的小船,使它漂浮在水面使它漂浮在水面上。上。想想做做想想做做二、浮力的應(yīng)用二、浮力的應(yīng)用（1）工作原理工作原理:將鋼鐵做制成將鋼鐵做制成空心空心的輪船的輪船, ,可以可以排開更排開更多的水多的水, ,漂浮在水面上。漂浮在水面上。（2）排水量（排水量（m排排）:輪船滿載時(shí)排開水的質(zhì)量輪船滿載時(shí)排開水的質(zhì)量: F浮浮= m排排g 而而 F浮浮=G m船船+m貨貨= m排排（3）載重線載重線 輪輪 船船二、浮力的應(yīng)用二、浮力的應(yīng)用 輪船

7、總是漂浮在水面上輪船總是漂浮在水面上, 一艘輪船從一艘輪船從河里河里駛向駛向大海大海,它受到的重力大小它受到的重力大小 （變大、變小、不變）（變大、變小、不變）;它它受到的浮力受到的浮力 大小大小 （變大、變小、不變）（變大、變小、不變）;它排開它排開水的體積水的體積 （變大、變小、不變）（變大、變小、不變）;輪船是下沉輪船是下沉些還是上浮些些還是上浮些?河水河水海水海水我學(xué)我學(xué) 我用我用工作原理工作原理:靠改變自身重力上浮和下潛?？扛淖冏陨碇亓ι细『拖聺?。模擬潛水艇模擬潛水艇:用注射器向密封的瓶用注射器向密封的瓶內(nèi)打氣內(nèi)打氣,將瓶內(nèi)的水排出將瓶內(nèi)的水排出,瓶向上浮瓶向上浮起起潛艇潛艇二、浮力

8、的應(yīng)用二、浮力的應(yīng)用潛水艇潛水艇 工作原理工作原理:靠空氣浮力升空靠空氣浮力升空,通過改變自身體積通過改變自身體積 來實(shí)現(xiàn)上升和下降的。來實(shí)現(xiàn)上升和下降的。內(nèi)部充有小于空氣密度的氣體內(nèi)部充有小于空氣密度的氣體二、浮力的應(yīng)用二、浮力的應(yīng)用氣球和飛艇氣球和飛艇利用熱空氣密度小利用熱空氣密度小,空氣空氣受熱膨脹受熱膨脹,熱氣球體積增大熱氣球體積增大,也也就是增大就是增大V排排 ,達(dá)到增大浮力的達(dá)到增大浮力的作用作用 。熱氣球熱氣球 噴嘴點(diǎn)火加熱噴嘴點(diǎn)火加熱, ,袋內(nèi)空氣受熱膨脹袋內(nèi)空氣受熱膨脹, ,排開氣體的體積增排開氣體的體積增大大, ,浮力增大浮力增大, ,浮力浮力大于重力時(shí)大于重力時(shí), ,氣球

9、上氣球上升升。 噴嘴火焰熄滅噴嘴火焰熄滅, ,袋內(nèi)袋內(nèi)空氣變冷體積減小空氣變冷體積減小, ,排開排開氣體的體積減小氣體的體積減小, ,浮力減浮力減小小, , 浮力小于重力浮力小于重力, ,氣氣球下降。球下降?？酌鳠艨酌鳠簦釟馇颍釟馇颍╋w艇飛艇利用氦氣、氫氣密度比空氣利用氦氣、氫氣密度比空氣的小的小,實(shí)現(xiàn)浮力大于重力而在空實(shí)現(xiàn)浮力大于重力而在空中上升中上升 。氣球和飛艇的共同點(diǎn)（1） 氣球和飛艇內(nèi)充有密度小于空氣的氣體氣球和飛艇內(nèi)充有密度小于空氣的氣體氫氣氫氣、氦氣、熱空氣等。、氦氣、熱空氣等。（2）原理）原理:利用空氣的浮力利用空氣的浮力,通過改變自身體積來實(shí)現(xiàn)上通過改變自身體積來實(shí)現(xiàn)上

10、升和下降的。升和下降的。知識(shí)平臺(tái)知識(shí)平臺(tái)密密度度計(jì)計(jì) 工作原理工作原理:利用物體漂浮在液面上時(shí)利用物體漂浮在液面上時(shí)密度計(jì)密度計(jì)刻度特點(diǎn)刻度特點(diǎn):上小下大上小下大,刻度間隔不均勻?？潭乳g隔不均勻。讀數(shù)方法讀數(shù)方法:靜止時(shí)液面所對(duì)刻度乘以靜止時(shí)液面所對(duì)刻度乘以 水的密度水的密度用途用途:一種可以直接測(cè)量液體密度的儀器。一種可以直接測(cè)量液體密度的儀器。浮力等于重力的原理制成的。浮力等于重力的原理制成的。水水液體甲液體甲液體乙液體乙1.01.21.4原理原理:在各種液體中總是漂浮在各種液體中總是漂浮,F浮浮G。刻度值的特點(diǎn)刻度值的特點(diǎn):1、上部讀數(shù)小,下部讀數(shù)大;2、刻度不均勻,上疏下密、密度計(jì)是測(cè)

11、液體密度的儀器、密度計(jì)是測(cè)液體密度的儀器, ,它是根它是根據(jù)物體漂浮在液面時(shí)據(jù)物體漂浮在液面時(shí)F F浮浮_G_G物物（填、（填、 ）的原理制成的。）的原理制成的。、使用密度計(jì)時(shí)必須使其、使用密度計(jì)時(shí)必須使其_, ,才能才能正確測(cè)出液體的密度。正確測(cè)出液體的密度。、密度計(jì)在各種不同的液體中所受浮、密度計(jì)在各種不同的液體中所受浮力是力是_（相同、不同）的（相同、不同）的, ,在密度在密度_ _ （大、?。┑囊后w中露出液面的體（大、?。┑囊后w中露出液面的體積較大積較大, ,故密度計(jì)的刻度是上故密度計(jì)的刻度是上_下下_（大、小）。（大、?。?。漂浮漂浮相同相同大大大大小小浮筒打撈沉船 浮筒打撈法是打撈沉

12、船的一種方法浮筒打撈法是打撈沉船的一種方法,是用若干浮是用若干浮筒在水下充氣后筒在水下充氣后,借浮力將沉船浮出水面。借浮力將沉船浮出水面。打撈沉船現(xiàn)代打撈沉船的方法是現(xiàn)代打撈沉船的方法是: :將幾個(gè)充滿水的大型浮將幾個(gè)充滿水的大型浮筒筒 沉入水底沉入水底, ,用鋼纜把浮筒與沉船緊緊地拴在一用鋼纜把浮筒與沉船緊緊地拴在一起起, ,然后用高壓空氣把浮筒中水排出然后用高壓空氣把浮筒中水排出, ,沉船就隨著沉船就隨著浮筒一起浮出水面浮筒一起浮出水面. .請(qǐng)解釋這樣打撈沉船的道理請(qǐng)解釋這樣打撈沉船的道理答答: :浮筒中水排出后重力大大減少浮筒中水排出后重力大大減少, ,浮力卻沒有減少浮力卻沒有減少, ,

13、即即使拴上沉船也是使拴上沉船也是GFG 海水海水 , V排排 V排排不變不變不變不變變小變小例例3重為重為15 N的物體的物體, ,浸沒于裝滿水的容器中后浸沒于裝滿水的容器中后, ,溢溢出了出了510-4 m3的水。則此物體是（的水。則此物體是（ ） A浮在水面上浮在水面上 B沉到水底沉到水底 C懸浮在水中懸浮在水中 D以上幾種情況都有可能以上幾種情況都有可能【解析解析】 根據(jù)阿基米德原理根據(jù)阿基米德原理 F F浮浮 = 水水 gV排排 =1.0 103 kg/m3 9.8 N/kg510-4 m3 =4.9 N15 N F浮浮G 物體下沉物體下沉BAB例例4如圖所示如圖所示, ,A、B兩物體

14、兩物體靜止在水中（靜止在水中（ ）。）。 A兩物體受到的浮力一定相等兩物體受到的浮力一定相等 B兩物體受到的浮力不等兩物體受到的浮力不等,A 物體受到的浮力大物體受到的浮力大 C兩物體的密度不等兩物體的密度不等,B物體的密度大物體的密度大 D兩物體的重力不等兩物體的重力不等,B物體的重力大物體的重力大【解析解析】 A物體漂浮物體漂浮,B物體懸浮。物體懸浮。 不知不知GA與與GB的關(guān)系的關(guān)系, , 不能根據(jù)不能根據(jù)F浮浮=G 比較浮力的大小。比較浮力的大小。 又又 不知不知VA排排與與VB排排的關(guān)系的關(guān)系, , 不能根據(jù)不能根據(jù)F浮浮 = 水水 gV排排比較浮力的大小。比較浮力的大小。AB例例4

15、如圖所示如圖所示, ,A、B兩物體兩物體靜止在水中（靜止在水中（ ） A兩物體受到的浮力一定相等兩物體受到的浮力一定相等 B兩物體受到的浮力不等兩物體受到的浮力不等,A 物體受到的浮力大物體受到的浮力大 C兩物體的密度不等兩物體的密度不等,B物體的密度大物體的密度大 D兩物體的重力不等兩物體的重力不等,B物體的重力大物體的重力大【解析解析】 A漂浮漂浮:A A , B A 。C例例5一冰塊漂浮在水面上一冰塊漂浮在水面上, ,當(dāng)冰完全熔化后當(dāng)冰完全熔化后, ,容容器中的水面將如何變化器中的水面將如何變化? ?GmFVggr rr rr r 冰冰冰冰浮浮排排水水水水水水當(dāng)冰化成水后當(dāng)冰化成水后,

16、,質(zhì)量不變質(zhì)量不變, ,所以所以, ,m水水= m冰冰mmVr rr r 水水冰冰化化水水水水水水 冰排開水的體積等于冰化成水的體積冰排開水的體積等于冰化成水的體積 液面高度不變液面高度不變【解析解析】冰漂浮在水面上冰漂浮在水面上, ,F浮浮= G冰冰課堂小結(jié)課堂小結(jié)物體的浮沉條件物體的浮沉條件浮力的應(yīng)用浮力的應(yīng)用浮力問題解析浮力問題解析輪船輪船潛水艇潛水艇氣球和飛艇氣球和飛艇 2質(zhì)量相等的實(shí)心鋁球和鐵球放在水中質(zhì)量相等的實(shí)心鋁球和鐵球放在水中,鐵球受的鐵球受的浮力浮力 鋁球受的浮力鋁球受的浮力;若把它們都放在水銀中靜若把它們都放在水銀中靜止時(shí)止時(shí),則鐵球受的浮力則鐵球受的浮力 鋁球受的浮力（選填鋁球受的浮力（選填“”、“”、“=”） 1用同一支密度計(jì)測(cè)定不同液體的密度用同一支密度計(jì)測(cè)定不同液體的密度,下列敘述下列敘述正確的是（正確的是（ ） (多選）多選） A 密度計(jì)漂浮的越高密度計(jì)漂浮的越高,所受的浮力越大所受的浮力越大 B 密度計(jì)漂浮在不同液體中密度計(jì)漂浮在不同液體中,所受的浮力都相等所受的浮力都相等 C 密度計(jì)排液體積越大密度計(jì)排液體積越大,液體密度