資源簡介

(共52張PPT)
第十章 浮力
第3節 物體的浮沉條件及應用
八年級物理下冊 人教版
第3節 物體的浮沉條件及應用
第3節
物體的浮沉條件及應用
物體的浮沉條件
浮力的應用
①能根據二力平衡條件和力與運動的關系描述物體的浮沉條件，并能通過改變物體所受的重力或浮力的大小，使物體在液體或氣體中都處于不同的浮沉狀態。
②運用物體的浮沉條件解釋生產、生活中的一些現象，認識浮力知識在生產、生活中的應用價值。
第3節 物體的浮沉條件及應用
課堂引入
今天我們就來一起學習有關知識。
第3節物體的浮沉條件及應用
課堂影院：請同學們欣賞——《 泰坦尼克號》片段
①這么大的輪船它是怎么漂浮在海面上的呢？
②撞擊冰山后，為什么又沉入海底呢？
③物體漂浮和下沉有什么條件？
物體的浮沉條件
物體在液體靜止時的三種狀態：漂浮、懸浮、沉底
一、物體的浮沉條件
漂浮
懸浮
沉底
潛水艇懸浮
在海水中
石塊在
水中沉底
視頻欣賞——《物體在液體中的三種狀態》
物體在液體中，為什么有的漂浮、有的懸浮、有的沉底呢？
一、物體的浮沉條件
一、物體的浮沉條件
從物體的受力情況分析判斷物體的浮沉：
以浸在水中的雞蛋為例分析：
雞蛋剛浸入水中時，受到重力G與浮力F浮兩個力的作用。
物體的浮沉就取決于重力G與浮力F浮兩個力的大小。
F浮
G
①若浮力F浮大于重力G，則雞蛋會上浮
漂浮時：根據二力平衡條件可知：F浮=G
一、物體的浮沉條件
F浮
G
F浮
G
向上運動
F?。綠
最終靜止在水面上，叫漂浮。
一、物體的浮沉條件
②若浮力F浮等于重力G，則會懸浮，靜止在水中。
懸浮時：F浮=G
F浮
G
F浮=G
懸浮
③若浮力F浮小于重力G，則物體會下沉，最終靜止在底部。
靜止底部時：F浮=G-F支
一、物體的浮沉條件
F支
F浮
G
F浮
G
F浮＜G
向下運動
靜止底部時，受到三個力的作用：
重力G、浮力F浮、
支持力F支。
一、物體的浮沉條件
比較物體密度ρ物與液體密度ρ液的大小關系判斷物體的浮沉
①當物體浸沒在水中時，受到重力G與浮力F浮兩個力的作用。
F浮
G
F?。溅岩篻V排
浮力的大?。?br/>G=m物g＝ρ物gV物
重力的大?。?br/>V排=V物
浸沒在水中時：
②根據浮力和重力關系推導
若F?。綠 ρ液gV排＞ρ物gV物 則 ρ液＞ρ物 物體上浮
若F浮=G ρ液gV排 = ρ物gV物 則 ρ液=ρ物 物體懸浮
若F?。糋 ρ液gV排 < ρ物gV物 則 ρ液＜ρ物 物體下沉
一、物體的浮沉條件
F浮＝ρ液gV排
浮力的大小：
G=m物g＝ρ物gV物
重力的大小：
V排=V物
浸沒在水中時：
F浮
G
一、物體的浮沉條件
③根據物體密度與液體密度的關系判斷物體的浮沉
冰漂浮在水面
石塊沉底
①漂浮: ρ冰＜ρ水
②懸浮: ρ雞蛋=ρ液體
②沉底: ρ石塊＞ρ水
懸浮
若F?。綠，則上浮
若ρ液＞ρ物，則上浮
若F浮=G， 則懸浮
若F浮若ρ液=ρ物， 則懸浮
若ρ液<ρ物， 則下沉
一、物體的浮沉條件
④總結
判斷物體浮沉
的兩種方法
比較浮力和
重力的大小
比較物體密度和液體密度
一、物體的浮沉條件
視頻講解——《用阿基米德原理推導物體的浮沉條件》
浮力的應用
二
二、浮力的應用
中國古代就將浮力用于生產、生活中。從獨木舟到鄭和出使西洋用的大型“寶船”船隊，從孔明燈到浮船打撈技術，從鹽水選種到密度計，都體現出中華民族的智慧。
鄭和下西洋600
周年紀念郵票
小船
中國首艘豪華游輪
——“招商伊敦”號
二、浮力的應用
輪船是用鋼鐵制造的，鋼鐵的密度遠大于水，鋼鐵在水中是下沉的，但是用鋼鐵制成的輪船為什么能漂浮在海面上呢？
下面我們一起學習輪船漂浮的知識。
橡皮泥的密度比水大，它在水中會下沉，根據阿基米德原理，怎樣把橡皮泥做成一條小船，使它能漂浮在水面，并能承載重物
二、浮力的應用
視頻演示——《能承載重物的橡皮泥船》
把橡皮泥捏成瓢狀放在水里，雖然它所受的重力沒有改變，但是排開的水較多，因而受到較大的浮力，所以能漂浮在水面上。
二、浮力的應用
①輪船的漂浮原理
把輪船做成“空心”體后放在水里，雖然它所受的重力沒有改變，但是排開的水較多，因而受到較大的浮力，所以能漂浮在水面上。
輪船的排水量：輪船裝滿貨物時排開水的質量，等于輪船和貨物的總質量。
②輪船的排水量——表示輪船的大小
m排= m船+ m物
二、浮力的應用
舷號17的國產第一艘航空母艦“山東艦”，滿載排水量為6.5萬噸。
表示航空母艦滿載時，航空母艦的質量和全部其他艦載物體（例如艦載機、武器、彈藥、物資等等）的質量之和是6.5萬噸。
因為輪船漂浮，所以浮力與輪船總重力是一對平衡力： F浮=G物船
根據阿基米德原理，浮力等于排開水的重力： F浮=G排水
所以輪船總的重力等于排開水的重力： G物船 =G排水 m物船 =m排水
即輪船總的質量等于排開水的質量。
③推導：輪船總的質量等于排開水的質量
二、浮力的應用
例題1：有一艘輪船，它的排水量是104t，在密度是1.0×103kg/m3的河水中航行，它滿載時排開水的體積是多大？如果該輪船從長江駛入大海（海水密度為1.03×103kg/m3 ）中航行，它排開海水的體積是多大？它從江河駛入海中是上浮一些還是下沉一些？
①滿載時排開水的質量是 m=104t= 107kg
排開水的體積
②輪船從長江到大海都是漂浮，根據二力平衡條件可知：浮力等于船與貨物的總重力， F浮=G船+G物，是不變的；
根據阿基米德原理：F浮=ρ液gV排 ，浮力不變，海水的密度大，因此輪船排開海水的體積小，所以從江河駛入海中是上浮一些。
二、浮力的應用
①潛水艇的沉浮靠改變自身重力實現的。
只要潛水艇浸沒在水里，所受浮力基本不變，所以只能靠改變自身重力實現浮沉的。
潛水艇能潛入水下航行，進行偵查和襲擊，是一種很重要的軍用艦艇。
二、浮力的應用
②潛水艇的浮沉原理
下潛時，在兩側的水艙內充入水，艇重增大，重力大于浮力，潛艇就會下沉。
上浮時，用壓縮氣體將水艙里的水排出一部分時，潛水艇變輕，重力小于浮力，潛艇就會上浮。
當水艙中充入適量的水時，浮力與重力相等，潛艇就能懸浮在水中任何深度。
潛入水中
若G＞F浮，則下潛
若G＜F浮，則上浮
二、浮力的應用
①氣球升空原理：
通過充入密度小于空氣的氣體（氫氣、氦氣、熱空氣等），使氣球受到的浮力大于自身的重力而升空。
用塑料袋制作“熱氣球”
為了能定向航行而不隨風飄蕩，人們還制成了飛艇，在大氣囊下面裝了帶螺旋槳的發動機和載人裝貨的吊籃。
②飛艇
二、浮力的大小
20世紀20~30年代，飛艇曾盛極一時，用來進行軍事偵察、轟炸敵方目標或作為空中交通工具。后來連續發生了幾次氣囊中氫氣爆炸的事故。飛行速度有不及飛機，便逐漸被飛機取代。近年來由于能源危機，且可以用不會爆炸的氦氣代替氫氣，人們對飛艇又重新重視起來。
二、浮力的大小
①密度計是測量液體密度的儀器。
②構造：密度計是一根粗細不均勻的密封玻璃管，管的下部裝有少量密度較大的鉛丸。
③原理：密度計放在液體中都是漂浮的，因此受到的浮力始終等于它受到的重力，F浮=G，且不變。
密度計的刻度不均勻，數值是上小下大。
根據 F浮=ρ液gV排可知， F浮不變，把它放在密度比較大的液體里，它浸入液體的體積小，上浮一些；把它放在密度比較小的液體里，浸入液體的體積就大，下沉一些。
所以密度計的刻度從下往上的示數是越來越小的。
課堂影院 ——《 密度計》
輪船從海里駛入河里，它受到的重力大小不變。因為輪船始終是漂浮，所受浮力都等于輪船的重力，所以浮力不變。
根據F浮=ρ液體gV排可知：因為浮力不變， ρ海水＞ρ河水，所以排開河水的體積變大。
例題2 一艘輪船從海里駛入河里，它受到的重力大小 ，它受到的浮力 ，它排開河水的體積 。
（已知ρ海水＞ρ河水）（均選填“變大”“變小”或“不變”）
不變
不變
變大
二、浮力的大小
動手動腦學物理
三
三、動手動腦學物理
1. 排水量為1000t的輪船在河水中航行，滿載時船及所裝貨物總共有多重？所受河水的浮力是多少牛？如果河水密度為1×103kg/m3，船排開河水的體積是多少立方米？ g取10N/kg。
解析:
①滿載時排開水的質量是 m=103t= 106kg，
輪船的排水量等于滿載時船及所裝貨物總質量，所以總重為
G總=mg =106kg×10N/kg= 107N
所受河水的浮力等于船的總重力 F浮=G總=107N
②
三、動手動腦學物理
2. 測量液體密度的儀器叫做密度計。將其插入被測液體中，待靜止后直接讀取液面處的刻度值(圖甲)。圖乙和圖丙是自制的簡易密度計，它是在木棒的一端纏繞一些銅絲做成的。將其放入盛有不同液體的兩個燒杯中，它會豎直立在液體中，由觀察到的現象可以判斷哪杯液體的密度大。說出你的理由。
甲 乙 丙
解析見下頁
三、動手動腦學物理
丙圖杯子中液體密度大。
因為同一密度計在兩種不同的液體中均處于漂浮狀態，所受的浮力都等于密度計所受的重力，是相等的。根據阿基米德原理
F浮=ρ液gV排可知，排開液體體積小的丙圖杯子液體密度大。
甲 乙 丙
說明：本題通過密度計在兩種不同的液體中均處于漂浮狀態，來考察學生對阿基米德原理的掌握情況。
三、動手動腦學物理
3．某一木塊的體積為200cm3，密度為0.8×103kg/m3。把它浸沒在水中后放手，為什么木塊不能懸浮在水中？木塊最終漂浮在水面上靜止時，浸在水中的體積有多大？
1.0×103kg/m3×V排=0.8×103kg/m3×200cm3
①物體懸浮在液體中的條件是物體的密度等于液體的密度，而木塊的密度小于水的密度，所以它不能懸浮在水中，最終會漂浮在水面上。
ρ水gV排 = ρ木塊gV木塊
②木塊最終漂浮在水面上靜止時，F浮=G木塊
V浸= V排=160cm3
三、動手動腦學物理
4. 體積為120cm3的一塊固體，重1.8N，放在密度為1.1×103
kg/m3的鹽水中為什么會下沉？當固體浸沒在鹽水中靜止時，容器底部對它的支持力有多大？
②固體受到的浮力：
F浮=ρ鹽水gV排
= 1.1×103kg/m3 ×120 =1.32N
容器底部對它的支持力 F支=G–F浮=1.8N-1.32N=0.48N
①因為完全浸沒時物體所受的浮力小于自身的重力，或者說這個固體的密度大于鹽水的密度。
三、動手動腦學物理
5. 一個飛艇充入氣體后的質量是1.5t，體積為1500m3。當裝入多少貨物時，汽艇能懸浮在空中？空氣密度為1.29kg/m3。
1.935N =1.5N+m貨物×
②飛艇充入氣體后的重力為
G飛艇=mg=1.5=1.5N
根據 F浮= G飛艇+ G貨物
①飛艇受到的浮力：
F浮=ρ空氣gV排空氣
= 1.29kg/m3 ×1.5 =1.935N
可得：m貨物=435kg
課堂總結
四
四、課堂總結（1）
物體的
浮沉條件
比較浮力和
重力的大小
比較物體密度
和液體密度
若F?。綠，則上?。ㄆrF浮=G ）
若ρ物＜ρ液，則上浮
若F浮=G， 則懸浮
若F浮若ρ物=ρ液， 則懸浮
若ρ物＞ρ液， 則下沉
①輪船靠挖“空心”的方法增大浮力。
②排水量：輪船滿載時，排開水的質量。
浮力的
應用
潛水艇：是靠改變自身的重力，實現上浮和下潛的。
充入密度小于空氣的氣體，使受到空氣的浮力大于自身的重力。
輪 船
物體的浮沉
條件及應用
氣球和飛艇：
四、課堂總結（2）
四、課堂總結（3）
對比 懸浮 漂浮
不同點 位置 可以靜止在液體內部任一地方 只能靜止在液面上
密度 ρ液_______ρ物 ρ液_______ρ物
體積 V排_______V物 V排_______V物
相同點 F浮_______G物
懸浮與漂浮的比較
＝　　
＝　　
>　　
<　　
＝　　
課堂練習
五
五、課堂練習
D　
同一潛水艇浮在水面時，排開水的體積變小，受到的浮力變小。同一潛水艇浮在水面時，底部所處深度變小，受到的壓強變小。所以D選項正確。
1. 如圖所示，同一潛水艇浮在水面時受到的浮力為F1，底部受到水的壓強為P1。潛入水中時受到的浮力為F2，底部受到水的壓強為P2。下列選項中正確的是（　　）
A．F1=F2 P1P2
C．F1>F2 P1>P2 D．F1五、課堂練習
潛水艇是靠改變自身重力實現浮沉的。
在海面下某一深度巡航時，它所受到的浮力大小等于排開水的重力
F浮 = G排=mg=3.090= 3.09×107 N
當它在海面下繼續下潛的過程中，它所受到的浮力大小將不變。
2．潛水艇是靠改變___________實現浮沉的。一艘潛水艇排水量為3090t，在海面下某一深度巡航時，它所受到的浮力大小為____________N；當它在海面下繼續下潛的過程中，它所受到的浮力大小將_______（填“變大”、“變小”或“不變”）
（g取10 N/kg，ρ海水＝1.03×103 kg/m3）
自身重力　
3.09×107　
不變　
五、課堂練習
物體受到的浮力
F浮=ρ水gV排
= 1.0kg/m3 ×5 =5N
因為 F?。糋物 所以物體下沉。
選項B正確。
3. 重為15 N的物體，浸沒于裝滿水的容器中后，溢出了5×10-4 m3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
B　
五、課堂練習
木頭漂浮，受到的浮力等于它自身的重力；
魚懸浮，受到的浮力等于它排開水的重力；
石頭沉底，受到的浮力小于它自身的重力，同時，受到水的壓強最大。所以選C。
4．如圖所示，木頭、魚、水底的石頭均處于靜止狀態，下列說法正確的是（ ）
A．水對石頭的壓強比對木頭的小　　　　
B．木頭受到的浮力大于它自身的重力
C．魚受到的浮力等于它排開水的重力　　　　
D．石頭受到的浮力等于它自身的重力
C　
5. 如圖所示，A、B兩物體靜止在水中，則（ ）
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
五、課堂練習
C 　
A、B兩物體靜止在水中，A是漂浮，則A的密度一定小于水的密度；B是懸浮，則B的密度一定等于水的密度，所以兩物體的密度不等，B物體的密度大。
因為沒有體積的具體數值，所以不能判斷重力與浮力的大小關系。
所以C選項正確，其他選項都錯誤。
五、課堂練習
6．把一塊實心金屬放入盛滿酒精的杯中，從杯子中溢出8g酒精；若將該金屬放入盛滿水的同樣的杯子中，從杯中溢出水的質量是（ ）
A．大于8g B．等于8g C．小于8g D．無法確定
∵實心金屬塊的密度大于水的密度，
∴金屬塊放入水和酒精中都要下沉，
∴排開水和酒精的體積相同。
∵ρ=m/V，ρ水＞ρ酒精
∴m水＞m酒精 ，即排開水的質量大于排開酒精的質量．
A
五、課堂練習
7．如圖所示，質量均為1千克的物體A與B都漂浮在水中，A物體所受的浮力為 牛，兩物體所受浮力分別為FA、FB，則FA FB；若A、B兩物體底部所受的壓強
分別為pA、pB，則pA pB，（后兩格均
選填“大于”、“等于”或“小于”）。
A
B
【解析】
A、B物體均漂浮在同種液體中，所受浮力等于A、B的重力，是相等的，F浮=G=mg=1千克×9.8牛/千克=9.8牛，浮力FA等于FB。
根據P=ρgh，因為兩物體底部深度hA＜hB，所以PA＜PB。
9.8
小于
等于
五、課堂練習
8．如圖所示，質量相等的物體A、B分別漂浮在水、酒精中， 已知 ρ水＞ρ酒精 ，兩物體所受浮力分別為FA、FB，則FA FB；兩物體所排開液體的體積分別為V水、V酒精，
則V水______V酒精（均選填“大于”“等于”
或“小于”）。
① A、B物體均漂浮在液體中，所受浮力分別等于A、B的重力，是相等的，即浮力F浮A=F浮B。
② 根據F浮A = F浮B 即 ρ水gV排水= ρ酒精gV排酒精
　　　∵ρ酒精< ρ水 ， ∴ V排酒精> V排水
小于
等于
五、課堂練習
9．2019年12月17日，我國自主建造的第一艘國產航母——
山東艦（如圖），正式交付海軍。該艦滿載時標準排水量為5萬噸，可同時停放36架殲 15艦載機。若每架艦載機質量為25噸。求：（海水的密度取1.03×103kg/m3，g取10 N/kg）
①在標準排水量時，航母所受的浮力。
②當36架艦載機全部飛離航母后，航母排開海水的體積減少了多少？（結果保留一位小數）
解析見下頁
五、課堂練習
9．該艦滿載時標準排水量為5萬噸，可同時停放36架殲 15艦載機。若每架艦載機質量為25噸。求：
①在標準排水量時，航母所受的浮力。
②當36架艦載機全部飛離航母后，航母排開海水的體積減少了多少？（結果保留一位小數）（海水的密度取1.03×103kg/m3，g取10 N/kg）
②36架艦載機全部飛離航母后，航母減小的浮力等于艦載機的重力，即減小的排開海水重力值等于艦載機的重力，
排開海水質量減小值：Δm排＝m艦載機＝36×2.5×104kg＝9.0×105kg，
航母排開海水的體積減少：
①航母處于漂浮狀態，在標準排水量時，航母所受的浮力：
F浮＝G總＝m排g＝5×107 kg×10 N/kg＝5×108 N。

展開更多......

收起↑