第十章第3節(jié)物體的浮沉條件及應(yīng)用兼容模式修復(fù)的兼容模式修復(fù)的1

第十章第３節(jié)物體的浮沉條件及應(yīng)用遼寧艦

1.自然浸在液體中的物體受到哪些力的作用？

2．浸沒(méi)在水中的木塊為什么向上浮起？

3．浸沒(méi)在水中的鐵塊為什么下沉到容器底部？

4．浸沒(méi)在水銀中的鐵塊為什么向上浮起？

5．鋼鐵制成的船為什么能在海面上航行？

6．物體在液體中都受到浮力，為什么有的上浮、有的下沉、有的懸??？提出問(wèn)題懸浮上浮下沉力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，就從物體受力的角度來(lái)分析。1．浮力與重力的關(guān)系（從力的角度）懸浮上浮下沉F浮GF浮GF浮G上?。?/p>

F浮＞G一、物體的浮沉條件F浮G漂浮漂浮：F浮=G懸?。篎浮=G下沉：F?。糋2．物體密度與液體密度間的關(guān)系（從密度的角度）F浮＞

G上?。簉液＞

r物

F浮=

G懸?。簉液

=r物

F浮＜

G下沉：r液＜r物浮力：F?。絩液gV排；重力：G＝r物g

V物；

因?yàn)榻](méi)，所以V排=V物研究條件：實(shí)心物體浸沒(méi)在液體中，受重力和浮力。一、物體的浮沉條件F浮=

G

漂?。?/p>

r液＞r物

浮沉條件歸納：力的條件狀態(tài)密度條件想想做做將新鮮雞蛋放入盛水容器中，向水中加鹽，并攪拌，不斷增加鹽水的濃度。觀察雞蛋在容器中的位置變化。3．浮沉條件的討論（1）上浮和下沉是不平衡狀態(tài)；

上?。郝冻鲆好嬷埃?/p>

；露出液面之后：

；

下沉：浸沒(méi)之前：

；浸沒(méi)之后：

；（2）懸浮和漂浮都是平衡狀態(tài)（靜止）；

漂浮：V排＜V物，ρ液＞ρ物，F(xiàn)浮=G

懸?。篤排=V物，ρ液=ρ物，F(xiàn)浮=G

沉底：V排=V物，ρ液﹤ρ物，F(xiàn)浮+F支=G

（3）浸沒(méi)在液體中上浮、下沉和懸浮：V排=V物；（4）空心物體運(yùn)用浮沉條件時(shí)可以用物體的平均密度ρ物與液體密度ρ液比較。

一、物體的浮沉條件

早在殷商之前，我國(guó)古代人民對(duì)浮力就有深入的觀察，到殷商時(shí)已由制獨(dú)木船發(fā)展到用木板組成大的船體，這是我國(guó)最早的木船。蘆湖獨(dú)木舟我國(guó)古代對(duì)浮力的應(yīng)用二、浮力的應(yīng)用原理：采用“做空”的辦法增大可利用的浮力

周朝以后不僅在小河上能架設(shè)浮橋，在黃河、長(zhǎng)江這樣的大河流上也多次架設(shè)過(guò)浮橋。

浮橋我國(guó)古代對(duì)浮力的應(yīng)用

我國(guó)漢代曾發(fā)明過(guò)一種做軍事信號(hào)用的燈籠，燈籠能騰空而起，飛向天空。現(xiàn)稱“孔明燈”我國(guó)古代對(duì)浮力的應(yīng)用原理：加熱空氣使空氣密度減小，利用浮力。

三國(guó)時(shí)期有“曹沖稱象”。

除了以舟稱物之外，以舟起重也是中國(guó)人的發(fā)明。據(jù)史籍記載，真定縣僧人懷丙曾“打撈鐵牛”。他創(chuàng)造了浮力起重法。我國(guó)古代對(duì)浮力的應(yīng)用3我國(guó)近現(xiàn)代代對(duì)浮力的應(yīng)用竹筏帆船遠(yuǎn)洋魚(yú)輪遼寧艦3利用浮力飛艇救生圈潛水器熱氣球用橡皮泥做成能承載重物的小船，使它漂浮在水面上。想想做做二、浮力的應(yīng)用（1）工作原理：將鋼鐵做成空心的輪船，可以排開(kāi)更多的水，漂浮在水面上。（2）排水量（m排）：輪船滿載時(shí)排開(kāi)水的質(zhì)量

浮力

：F浮=m排g

輪船漂?。篎浮=G總=(m船+m貨)g∴

m排g

=（m船+m貨）g

∴m排

=m船+m貨（3）載重線：滿載時(shí)的吃水線1.輪船二、浮力的應(yīng)用（現(xiàn)代浮力利用）工作原理：靠改變自身重力實(shí)現(xiàn)上浮和下潛的。模擬潛水艇：用注射器向密封的瓶?jī)?nèi)打氣，將瓶?jī)?nèi)的水排出，瓶向上浮起。潛艇二、浮力的應(yīng)用2.潛水艇工作原理：靠改變自身體積，改變V排，從而改變浮力實(shí)現(xiàn)上升或下降的。內(nèi)部充小于空氣密度的氣體，如：熱空氣、氫氣、氦氣二、浮力的應(yīng)用3.氣球和飛艇問(wèn)題：怎樣實(shí)現(xiàn)上升或下降？4.密度計(jì):測(cè)量液體密度的儀器。原理：根據(jù)漂浮物體浮力等于重力，液體密度與排開(kāi)液體的體積成反比制成的。ρ甲

ρ乙1.00.90.80.7密度計(jì)的刻度示數(shù)：從上往下示數(shù)變大密度計(jì)浸入液體中的部分越長(zhǎng)，表明液體密度越小

＜例1

關(guān)于浮力，下列說(shuō)法中正確的是（）。

A.上浮的物體一定比下沉的物體受到的浮力大

B.沉在容器底部的物體一定不受浮力

C.在水中上浮的物體在煤油中可能懸浮

D.沒(méi)入水中的物體在水中的位置越深受到的浮力越大運(yùn)用浮力知識(shí)解決問(wèn)題C三、例題分析×××√例2

一艘輪船從海里駛?cè)牒永铮艿降闹亓Υ笮?/p>

，它受到的浮力

；它排開(kāi)水的體積

。（填變大，變小或不變）；

（上浮或下沉）一些。

【解析】

輪船浮在海面上，F(xiàn)浮

=G；它駛?cè)牒永镆哺≡诤用嫔希篎′浮=G?！逩不變，∴F浮不變：

F浮

=F′浮

ρ海水

g

V排=ρ河水

g

V′排，∵ρ海水>ρ河水

，∴V排＜V′排

所以船要下沉一些

不變不變變大下沉例3

重為15

N的物體，浸沒(méi)于裝滿水的容器中后，溢出了5×10-4m3的水。則此物體是（）

A．浮在水面上B．沉到水底

C．懸浮在水中D．以上幾種情況都有可能【解析】

根據(jù)阿基米德原理

F浮

=ρ水

gV排

=1.0

×103kg/m3×9.8N/kg×5×10-4m3

=4.9N<15N∵F浮<G

∴物體下沉BAB例4

如圖所示，A、B兩物體靜止在水中（）。

A．兩物體受到的浮力一定相等

B．兩物體受到的浮力不等，A物體受到的浮力大

C．兩物體的密度不等，B物體的密度大

D．兩物體的重力不等，B物體的重力大【解析】A物體漂浮，B物體懸浮。

∵不知GA與GB的關(guān)系，∴不能根據(jù)F浮=G

比較浮力的大小。又∵不知VA排與VB排的關(guān)系，

∴不能根據(jù)F浮

=ρ水

gV排比較浮力的大小。AB例4

如圖所示，A、B兩物體靜止在水中（）

A．兩物體受到的浮力一定相等

B．兩物體受到的浮力不等，A物體受到的浮力大

C．兩物體的密度不等，B物體的密度大

D．兩物體的重力不等，B物體的重力大【解析】A漂?。害袮<ρ水

；B懸浮：ρB＝ρ水

∴ρB＝ρ水>ρA

，

ρB>ρA。C補(bǔ)充講解計(jì)算浮力的方法：1·二次稱重法：F浮=G－F2.壓力差法：F浮=F下－F上3.阿基米德公式法：F浮=G排=ρ液gV排（關(guān)鍵詞：浸入、浸沒(méi)）4.平衡法：F浮=G（關(guān)鍵詞：漂浮、懸?。├?.一個(gè)體積為1cm3的小鋼珠，投入到水銀中靜止，求小鋼珠受到的浮力。（ρ鋼=7.9g/cm3；

ρ水銀=13.6g/cm3）例4.一塊邊長(zhǎng)為20cm的正方體鐵塊浸沒(méi)在水中，下底面所處的深度為30cm,鐵塊受到的浮力是多少？例6：一冰塊漂浮在水面上，當(dāng)冰完全熔化后，容器中的水面將如何變化？當(dāng)冰化成水后，質(zhì)量不變，所以，m水=m冰

冰排開(kāi)水的體積等于冰化成水的體積

∴液面高度不變【解析】冰漂浮在水面上，F(xiàn)浮=G冰=m冰g當(dāng)冰放入鹽水中時(shí)，冰熔化后，液面如何變化？∵ρ水<ρ鹽水，∴V排>

V鹽水冰排開(kāi)鹽水的體積小于冰化成水的體積∴液面上升【解析】冰漂浮在鹽水中，F(xiàn)浮

=G當(dāng)冰放入液體（ρ冰＜ρ液＜ρ水）中，冰熔化后，液面如何變化？當(dāng)課堂小結(jié)物體的浮沉條件浮力的應(yīng)用浮力問(wèn)題解析輪船潛水艇氣球和飛艇補(bǔ)充知識(shí)：一、浮力在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用：1.應(yīng)用浮力測(cè)外形不規(guī)則的物體的體積方法：二次稱重和阿基米德原理步驟：（1）用測(cè)力計(jì)測(cè)出物體在空氣中的重力G；（2）將物體浸沒(méi)在燒杯中的水中，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)F。推導(dǎo)：結(jié)果：V物=V排=（G-F)/ρ水g器材：燒杯、彈簧測(cè)力計(jì)、水、細(xì)線2.應(yīng)用浮力測(cè)下沉物體的密度：方法：二次稱重和阿基米德原理步驟：（1）用測(cè)力計(jì)測(cè)出物體在空氣中的重力G；（2）將物體浸沒(méi)在燒杯中的水中，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)F。推導(dǎo)：結(jié)果：3.應(yīng)用浮力測(cè)懸浮物體的密度方法:二力平衡（F浮=G）器材：燒杯、水、食鹽、密度計(jì)步驟:結(jié)果：ρ物=ρ液4.應(yīng)用浮力測(cè)液體的密度：方法：二次稱重和阿基米德原理步驟：（1）用測(cè)力計(jì)測(cè)出物體在空氣中的重力G；（2）將物體浸沒(méi)在燒杯中的水中，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1；（3）將物體浸沒(méi)在燒杯中的液體中，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2.推導(dǎo)：結(jié)果：二、浮力大小的比較例1：三個(gè)體積相同的實(shí)心小球，投入同一種足夠多的液體中時(shí)，A球漂浮，B球懸浮，C球沉底，則其中受到浮力最小的是______球例2：三個(gè)質(zhì)量相等的小球分別放在三種不同的液體中，（如圖）則所受浮力最小的是______球，小球的密度大小關(guān)系是______。例3：把同一物體分別放入鹽水、水和酒精中如圖所示，則該物體在這三種液體中所受浮力的大小關(guān)系是____________；且A杯中是______，C杯中是______。例4：三個(gè)體積相同的實(shí)心鐵球，分別浸在足夠多的酒精、水、水銀槽中靜止時(shí)，三個(gè)球受到的浮力是[]

A．酒精中最大B．水中最大

C．水銀中最大D．一樣大例5：三個(gè)密度相同的小球，分別浸在足夠多的鹽水、水、酒精中靜止時(shí)，三個(gè)球受到的浮力是[]

A．酒精中最大B．水中最大

C．鹽水中最大D．無(wú)法判斷三、物體在外力作用下處在液體中的平衡1、懸浮或漂浮型：

F浮=G物3、懸吊型：

F浮=G—FF浮G物4、壓入、下拉型：F浮=G+F2、沉底型：

F浮=G—F支

F支1、懸浮或漂浮型物體在液體中處于漂浮或懸浮狀態(tài)，此時(shí)有：F浮=G物

F浮=G排=m排g=ρ液V排gG物=m物g=ρ物V物gF浮G物解：依題意知冰山的體積：V冰=V排＋V出

∵冰山漂浮在水面上∴F浮=G冰

即：ρ水V排g

＝ρ冰V冰g

∴V冰=ρ水V排/(ρ水-ρ冰)==2000m3

∴m=ρ冰.V冰=0.9×103kg/m3

×2000m3=1.8×106kg例題：水面上有一冰山，知其露出水面的體積為200m3，求冰山的質(zhì)量2、懸吊型

物體被繩子等吊著或其他物體支持浸沒(méi)在液體中,受力分析如圖

F浮=G—F例題：在空氣中用彈簧測(cè)力計(jì)稱某石塊重力為5N，浸沒(méi)在水中稱時(shí)示數(shù)為2N，浸沒(méi)在另一種液體中稱時(shí)示數(shù)為1.4N，求液體的密度解:∵石塊浸沒(méi)在水和液體中,∴V排

=V石∴石塊在水中受到的浮力F浮1=G-F1=ρ水V排g①石塊在液體中受到的浮力F浮2=G-F2=ρ液V排g②由①/②得：3、壓入、下拉型外力將物體壓入(或下拉)在夜體中，或一物體將另一物體壓入液體中，兩物體共同懸浮于液體中(如果將其分離，則一物體下沉，另一物體漂浮)。受力分析如圖

F浮=G+F

例題:底面積為0.02㎡的圓柱形容器中裝有水，金屬塊B的體積為100cm3。把B疊放在木塊A上，并把它們放入水中。靜止時(shí)，它們浸沒(méi)在水中，如圖，若把金屬塊B從A上拿下放入水中，靜止時(shí)，容器中水面下降2cm，如圖，求金屬塊的密度解：B在A上時(shí)對(duì)A的壓力

F1=GB-F浮B＝ρBVBg－ρ水VBg分析A受力情有：F浮1＝GA+F1即ρVAg=GA+F1①當(dāng)B拿下后，A漂浮在水面，依題意有V露＝VA－V排＝S△h此時(shí)A受到的浮力F浮2＝GA即ρ水V排g=GA②∴①－②得ρ水V露g＝F1＝ρBVBg－ρ水VBg∴

ABABABBA四、液面升降問(wèn)題

當(dāng)放置入液體中的物體受到的浮力發(fā)生變化時(shí)，引起液面的升高或降低，從而導(dǎo)致液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)發(fā)生相應(yīng)變化，一般計(jì)算程序是：?V＝?F浮/ρ液g?h=?V/S（S為容器底面積）?p=ρ液g?h解:1)木塊靜止時(shí)漂浮在水中有G木=F浮即:m木g=ρ水V浸g

∴V浸=m木/ρ水=0.12kg/1.0×103kg/m3=1.2×10-4m32)木塊的體積V木=m木/ρ木=0.12kg/0.6×103kg/m3=2×10-4m3木入水后水面升高△h=V木/S=2×10-4m3/100×10-4m