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(共39張PPT)
第七節 物體的浮沉條件及其應用
第八章 壓強與浮力
逐點
導講練
課堂小結
作業提升
學習目標
課時講解
1
課時流程
2
物體的浮沉條件
物體浮沉條件的應用
知識點
知1－講
感悟新知
1
物體的浮沉條件
1. 浮沉現象
(1)物體上浮，最終漂浮在液面上；
(2)物體懸浮，可以靜止在液面下任何位置；
(3)物體下沉，最終沉入液體底部。
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2. 物體的浮沉條件
(1)物體的浮沉取決于浮力與重力的大小關系
狀態 物體浸沒在液體中 物體部分浸在液體中
上浮 懸浮 下沉 漂浮
條件 F 浮>G 物 F 浮=G 物 F 浮示意圖
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(2)物體的浮沉與密度的關系
特別提示
證明：由于物體浸沒在液體中，故V排=V物，物體的重力G物=ρ物gV物，物體所受的浮力F浮=ρ液gV 排。
1. 若ρ物<ρ液，則G物2. 若ρ物=ρ液，則G物=F浮，物體受平衡力的作用，會懸??；
3. 若ρ物>ρ 液，則G物>F浮，故物體會下沉。
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①浸沒在液體中的物體，若ρ 物<ρ 液，物體將上浮，最終漂??；
②浸沒在液體中的物體，若ρ 物=ρ 液，物體將懸浮；
③浸沒在液體中的物體，若ρ 物>ρ 液，物體將下沉。
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[中考·廣東] 游泳時戴游泳圈是防止溺水的有效方
法。質量為50 kg 的小蓉戴游泳圈后，能靜靜地漂浮在水面上，如圖1 所示。游泳圈對她的作用力大小最符合實際的是( )
A. 5 000 N B. 500 N
C. 50N D. 5N
例 1
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解題秘方：人體受力如圖2 所示，利用G= mg 算出人受到的重力，利用公式V=估算人的體積，再利用公式F 浮=ρ 水gV 排算出人受到的浮力，則游泳圈對人的作用力等于浮力F 浮和人的重力G 之差。
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解析：小蓉受到的重力G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N；人體的密度約1.0×103 kg/m3，人體的體積V===0.05m3，小蓉漂浮在水面時，約的體積露出水面，即V 排=(1 -)V==× 0.05m3= 0.045 m3，小蓉漂浮時受到的浮力F浮=
ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10N / kg × 0.045m3=450 N，則游泳圈對小蓉的作用力F=G-F 浮=500 N-450 N=50N。
答案：C
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1-1.[中考·涼山州] 甲、乙、丙是由不同材料制成的質量相等的實心球，把它們投入水中靜止后，甲球漂浮、乙球懸浮、丙球沉底，則它們受到浮力的情況是( )
A. 三球浮力相同 B. 甲球浮力最小
C. 乙球浮力最小 D. 丙球浮力最小
D
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1-2.[中考·宜昌] 如圖所示，重為0.5 N 的雞蛋漂浮在裝有淡鹽水的玻璃杯中，雞蛋受到的浮力是______N，若再往玻璃杯中加鹽，雞蛋受到的浮力將______(填“變大”“不變”或“變小”)。
0.5
不變
知識點
物體浮沉條件的應用
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2
1. 浮力的改變方法
(1)增大浮力的方法
①增大液體(或氣體)的密度；
②增大物體排開液體(或氣體)的體積。
(2)減小浮力的方法
①減小液體(或氣體)的密度；
②減小物體排開液體(或氣體)的體積。
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2. 輪船
(1)原理：空心法。把密度大于水的鋼鐵制成空心的，使其排開更多的水，增大可以利用的浮力，從而漂浮在水面上。
(2)排水量
①表示輪船的大小；
②排水量是輪船按照設計要求滿載時排開水的質量。
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警示誤區
輪船的排水量指輪船按設計要求滿載貨物時排開水的質量，是一定的，不變的。輪船空載或載貨不滿時，排開水的質量不能叫輪船的“排水量”。
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深度理解
滿載航行的輪船，其排水體積也會發生變化。輪船在海里和河里航行時始終是漂浮的，浮力F浮始終等于重力G，保持不變。由于河水密度小于海水密度，由公式F浮=ρ液gV排知，輪船在海水中排開海水的體積小。
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3. 潛水艇
(1)原理：通過改變自身重力的方法來實現上浮和下潛。
(2)理解：潛水艇浸沒在水中潛航時，浮力F浮不變。向水艙中注水，則自重G 變大，當G>F浮時將下潛；向外排水，則自重G 變小，當F浮>G 時將上浮。
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4. 氣球和飛艇
(1)原理：充入密度小于空氣的氣體(或熱空氣)，利用空氣浮力來升空。
(2)理解：若氫氣球和氦氣球放出氣球內的一部分氣體，其排開空氣的體積變小，浮力F浮變小，當G>F浮時氣球將會降落；對于熱氣球，停止加熱，則其排開空氣的體積變小，浮力F浮變小，當G>F浮時氣球將會降落。飛艇的降落與氣球類似。
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5. 密度計
(1)作用：測定液體的密度。
(2)原理：根據物體漂浮時受力平衡及阿基米德原理制成。當物體漂浮在液體表面時，液體對物體的浮力F 浮與物體所受的重力G 物二力平衡，即F 浮= G 物，所以，對于質量一定的物體，G 物= F 浮= ρ 液gV 排是一個定值，因此，液體的密度越大，物體排開液體的體積就越?。?br/>知2－講
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反之，液體的密度越小，物體排開液體的體積就越大。密度計就是根據這個原理制成的。
(3)刻度特點：上小下大，刻度不均勻。密度計在任何液體中都是漂浮的，浮力F浮始終等于其重力G，保持不變。
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為應對周邊國家對我國南海固有領土的不斷挑釁，“中國海監83 號船”啟程奔赴南海維權。該船滿載時船的總質量為4 000 t，若海水的密度取ρ=1 .0 × 103 kg/m3，g取10 N/kg ，則該船滿載時受到的浮力為 _________N。
例2
4×107
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解題秘方：根據輪船在海面上“漂浮”這一條件計算浮力。
解析：輪船漂浮，則受到的浮力F 浮= G 滿載=
m 滿載g=4000 × 103 k g×10N/k g = 4 × 107N。
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方法技巧：當輪船滿載航行時，有F 浮=G 總，而F 浮=
m 排g，G 總=m 船g+m 貨g，則m 排=m 船+m 貨，即輪船的排水量等于船自身質量與滿載的貨物的質量之和。
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2.我國自主研制的亞洲第一深水導管架“?；惶枴辟|量為3 萬噸，將“海基一號”裝上大型駁船時，駁船因載有“?；惶枴倍嗯砰_海水的質量( )
A. 等于3 萬噸
B. 大于3 萬噸
C. 小于3 萬噸
D. 都有可能
A
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例 3
正在訓練的我國某型號核潛艇由漂浮下潛至海面下某深度，該過程中，潛艇水艙應該______(填“充水”或“排水”)，它受到的浮力變化情況為___________
(填“變大”“變小”“先變大后不變”或“先變大后變小”)。
充水
先變大后不變
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解題秘方：根據潛水艇的原理及物體的浮沉條件解題。
解析：潛水艇靠自身水艙的充水和排水，來改變自身的重力，從而改變重力與浮力的大小關系，實現上浮和下潛。潛水艇漂浮時，浮力等于重力；當水艙充水，潛水艇重力變大，大于其所受浮力時，潛水艇下潛。潛水艇由漂浮下潛過程中，其排開水的體積逐漸增大，當其浸沒后，其排開水的體積不變，由阿基米德原理可知，其受到的浮力先變大后不變。
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3.物理知識在生活中有廣泛應用。潛水艇是靠改變_________來實現沉浮的，當潛水艇在海水中勻速下沉時，其受到的浮力______ (填“變大”“不變”或“變小”)。
自身重力
不變
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[多選]在熱氣球下方開口處燃燒液化氣，使熱氣球內部氣體溫度升高，熱氣球開始離地，徐徐升空過程中，下列表述正確的是( )
A. 氣球內的氣體密度變小，所受重力也變小
B. 氣球內的氣體密度不變，所受重力也不變
C. 氣球所受浮力變大
D. 氣球所受浮力不變
例4
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解題秘方：氣體密度可利用公式 分析或根據密度的影響因素判斷，氣球所受浮力利用阿基米德原理F 浮=ρ 空氣gV 分析。
解析：熱氣球內部氣體溫度升高，體積增大，部分空氣跑到氣球外部，故氣球內的空氣密度減小，使氣球整體所受重力G 減小；由阿基米德原理F 浮=
ρ 空氣gV 知浮力不變，當F浮>G 時氣球升空。
答案：A 、D
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4.[ 中考·成都節選] 如圖是我國自主研發的“極目一號”Ⅲ型浮空艇，其內部有兩個氣囊，主氣囊內充滿氦氣(密度小于空氣)，副氣囊內充有空氣。當駐空的浮空艇要上浮時，排出副氣囊內的部分空氣，使浮空
艇受到的重力______浮力，實現上浮。
小于
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[中考·北京] 測量工具為我們的工作和生活帶來了極大的便利，而成功制作測量工具需要科技人員的創造性勞動。小慧想通過自制密度計，體驗動手與動腦相結合的勞動過程。她在粗細均勻的木棒的一端纏繞一些細銅絲，制成簡易密度計( 未標刻度)。
例 5
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該密度計放在水和酒精中時均豎直漂浮，露出液面的長度用L 表示(如圖3 所示)，已知酒精的密度為0.8 g/cm3，水的密度為1.0 g/cm3。為了給簡易密度計標刻度，小慧將該密度計放入酒精中，密度計靜止時L 為6 cm，她在密度計上距頂端6 cm 處標記刻度線，該刻度線對應的密度值為
0.8 g/cm3。
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小慧將該密度計放入水中，密度計靜止時L 為8 cm，她在密度計上距頂端8 cm 處標記刻度線，該刻度線對應的密度值為1.0 g/cm3。利用上述數據，可計算出該密度計上對應密度值為1.25 g/cm3 的刻度線到密度計頂端的距離為( )
A.9.2 cm B.9.6 cm C.10 cm D.10.4 cm
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解析：密度計漂浮在三種液體表面，所受浮力相等，均等于密度計自身的重力；設密度計所用木棒的橫截面積為S，總長為L0，則有F浮酒精=F 浮水，
0.8 g/cm3gS(L0－6 cm)=1.0 g/cm3gS(L0－8 cm)， 解得L0=16 cm； 且F 浮水=F 浮液，1.0 g/cm3gS(16－8)cm=1.25 g/cm3gS(16－L′)cm，解得：L′=9.6 cm。
答案：B
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5.[中考· 揚州] 利用塑料筆芯自制密度計，同款的新筆芯和用了一半油墨的舊筆芯應該選用______________________。將所選筆芯放入水中， 它能________漂浮在水中，在筆芯上標出水面的位置A；將筆芯放入酒精中，仍可漂浮，標出液面的位置B，如圖5 所示。
用了一半油墨的舊筆芯
豎直
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該筆芯漂浮在水中和酒精中時受到的浮力大小________。已知水的密度ρ 1=1.0 g/cm3， 酒精的密度ρ 2=0.8 g/cm3， 若筆芯漂浮在密度為ρ 3=0.9 g/cm3 的液體中，則液面對應的位置可能是 ________(填“C”或“D”)。
相等
D
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易錯點 不判斷浮沉狀態，直接利用F ?。?ρ 液gV 排算浮力
例6 把體積為2 0 0 cm3、重為1 .2 N 的物體放入水中，已知水的密度ρ 水=1.0 × 103 kg/m3，g 取10 N/kg，當物體靜止時所受的浮力大小為( )
A. F浮=1.2 N B. F浮＜ 1.2 N
C. F浮=2 N D. F?。?2 N
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思路導引：方法一：假設物體全部浸入水中，則
物體所受的浮力F 浮=ρ 水gV 排=1.0×103 kg/m3×
10N/kg×200×10-6 m3=2 N，F浮＞ G物，由浮沉條件知，物體會上浮，最終漂浮，有F浮′=G 物=1.2 N。
方法二 ：物體的密度ρ物====
0.6×103 kg/m3，ρ 物＜ ρ 水，由浮沉條件知，物體會上浮，最終漂浮，有F浮=G物=1.2 N。
答案：A
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診誤區：
對于浸在液體中運動狀態未知的物體，計算其浮力時，一定要先判斷其浮沉狀態，再利用阿基米德原理或浮沉條件求浮力。
課堂小結
物體的浮沉條件
物體的浮沉
漂?。篎浮=G
條件
上?。篎?。綠
懸?。篎浮=G
下沉：F?。糋
應用
輪船
潛水艇
氣球、飛艇
密度計

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