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第3節(jié) 物體的浮沉
第九章 浮力
1.從力的角度認(rèn)識物體的浮沉條件。
2.從密度的角度認(rèn)識物體的浮沉條件。
3.知道潛水艇、氣象臺、浮筒、密度計(jì)等浮沉條件的應(yīng)用。
泰坦尼克號是當(dāng)時(shí)世界上體積最龐大、內(nèi)部設(shè)施最豪華的客運(yùn)輪船，有“永不沉沒”的美譽(yù)。然而不幸的是，1912年4月14日23時(shí)40分左右，泰坦尼克號與一座冰山相撞。4月15日凌晨2時(shí)20分左右，泰坦尼克船體斷裂成兩截后沉入大西洋底3700米處。2224名船員及乘客中，1517人喪生，其中僅333具罹難者遺體被尋回。泰坦尼克號沉沒事故為和平時(shí)期死傷人數(shù)最為慘重的一次海難，其殘骸直至1985年才被再度發(fā)現(xiàn)，受到聯(lián)合國教育、科學(xué)及文化組織的保護(hù)。
船為什么可以浮在海面上？撞擊后為什么會沉？
知識點(diǎn)一：物體的浮沉條件
F浮
G
F合
乒乓球上浮
F浮 > G
當(dāng)F浮 > G，物體所受合力方向豎直向上，因而會上浮，至漂浮狀態(tài)。
乒乓球漂浮
此時(shí)F浮 = G，
物體為漂浮狀態(tài)。
V物>V排
F浮
G
F合= 0
雞蛋懸浮
F浮 = G
當(dāng)F浮 = G，物體所受合力為零，因而懸浮。此時(shí) V物 = V排
F浮
G
F合
石頭下沉
F浮 < G
當(dāng)F浮 < G，物體所受合力方向豎直向下，因而會下沉，至沉底。
1.物體浮沉的幾種狀態(tài)
F浮 = G 漂浮
F浮 > G 上浮
F浮 = G 懸浮
F浮 < G 下沉
F浮 +F支= G 沉底
靜止?fàn)顟B(tài)
運(yùn)動(dòng)過程
1.物體浮沉的幾種狀態(tài)
F浮 = G 漂浮
F浮 > G 上浮
F浮 = G 懸浮
F浮 < G 下沉
F浮 +F支= G 沉底
靜止?fàn)顟B(tài)
運(yùn)動(dòng)過程
二力平衡
三力平衡
2.根據(jù)物體浮沉的狀態(tài)判斷密度
F浮 > G 上浮
F浮 < G 下沉
ρ液 gV排 > ρ物 gV物
∵ V排 = V物
∴ ρ液 > ρ物
ρ液 gV排 < ρ物 gV物
∵ V排 = V物
∴ ρ液 < ρ物
F浮 = G 漂浮
F浮 = G 懸浮
F浮 +F支= G 沉底
ρ液 gV排 = ρ物 gV物
∵ V排 = V物
∴ ρ液 = ρ物
ρ液 gV排 = ρ物 gV物
∵ V排 < V物
∴ ρ液 >ρ物
ρ液 gV排＜ρ物 gV物
∵ V排 = V物
∴ ρ液＜ρ物
當(dāng)ρ液 > ρ物時(shí)，物體上浮；
當(dāng)ρ液 = ρ物時(shí)，物體懸浮；
當(dāng)ρ液 < ρ物時(shí)，物體沉底。
活動(dòng)：鹽水浮雞蛋
結(jié)論：
改變液體的密度，可以改變浸在液體中物體的浮力。
空心物體
把一小塊橡皮泥搓圓放到水中，就沉入水底；若將相同質(zhì)量橡皮泥做成小船模樣，卻能浮在水面上，你能解釋原因嗎？
將橡皮泥做成“空心”的，它重量不變，但排開水的體積變大了，受到的浮力變大，所以會飄在水面上。
知識點(diǎn)二：浮沉條件在技術(shù)上的應(yīng)用
1.潛水艇
（1）原理：潛水艇浸沒在水中后浮力不變，靠改變自身重力（向水艙充水或排水）來實(shí)現(xiàn)浮沉。
潛水艇能潛入水下航行，進(jìn)行偵查和襲擊，隱蔽性強(qiáng)，是一種很重要的軍用艦艇。
當(dāng)水艙中充入適量的水時(shí)，浮力與重力相等，潛艇就能懸浮在水中任何深度。
（2）潛水艇的浮沉原理
下潛時(shí)，在兩側(cè)的水艙內(nèi)充入水，艇重增大，重力大于浮力，潛艇就會下沉。
上浮時(shí)，用壓縮氣體將水艙里的水排出一部分時(shí)，潛水艇變輕，重力小于浮力，潛艇就會上浮。
潛入水中
若G＞F浮，則下潛
若G＜F浮，則上浮
核潛艇是重要的軍事戰(zhàn)略裝備，是國家海上軍事實(shí)力的重要標(biāo)志。新中國成立后，中國工程院院士黃旭華(圖9-3-3)率領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)用了幾十年的時(shí)間，完成了新中國第一代核潛艇的研制，使中國成為少數(shù)擁有核潛艇的國家之一(圖9-3-4)。他為我國的核潛艇事業(yè)作出了突出貢獻(xiàn),2019年獲得“共和國勛章”。
2.氣象探測氣球：氣象臺經(jīng)常要放出探空氣球用于氣象觀測。
探測氣球內(nèi)充有密度比空氣小得多的氫氣，氣球升空后，安裝在它上面的探空儀能把高空的溫度、氣壓、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等情況用無線電傳送給地面觀測站。探測氣球的頂部裝有放氣閥門，當(dāng)其工作完畢后，會自動(dòng)打開閥門釋放掉部分氫氣，使氣球體積縮小，所受浮力隨之減小，氣球緩緩地落回到地面。
浮筒原理：浮筒內(nèi)注滿水，固定到沉船上，再輸入高壓空氣上浮。(改變自身重力實(shí)現(xiàn)浮沉)
3.浮筒
4.密度計(jì)
結(jié)構(gòu)：
它是用密封的玻璃管制成的。上段的外徑均勻，是用來標(biāo)刻度線的部分，中間段做成內(nèi)徑較大的玻璃泡，最下端的玻璃泡內(nèi)裝有密度很大的許多小彈丸（如鉛丸）或水銀等，整體是一根粗細(xì)不均勻的密封玻璃管。
（1）工作原理：
物體漂浮在液面上的條件F浮＝G
（2）刻度特點(diǎn)：
上小下大，上稀下密
（3）用途：
測量液體密度
（4）讀數(shù)方法：
靜止時(shí)液面所對刻度乘以水的密度
制作簡易密度計(jì)
若F浮＞G，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
物體的浮沉
比較浮力和
重力的大小
比較物體密度和液體密度
浮沉條件在技術(shù)上的應(yīng)用
1.用細(xì)繩系著的鐵塊，把它從水中勻速拉至水面（鐵塊未露出水面），此過程中繩對鐵塊的拉力（ ）
A．逐漸變大 B．逐漸變小
C．始終不變 D．無法判斷
C
2.如圖所示，將一只玩具青蛙放入水中，它能漂浮于水面； 把它放入另一種液體中，它卻沉入底部。則在這兩種情況下，這只玩具青蛙受到的浮力大小相比較（ ）
A. 在水中受到的浮力較大
B. 在液體中受到的浮力較大
C. 受到的浮力一樣大
D. 無法比較浮力大小
A
3.輪船的大小通常用排水量來表示，排水量就是輪船裝滿貨物時(shí)排開水的質(zhì)量。已知一艘貨輪的排水量是1.8×107 kg，則該船滿載時(shí)所受的浮力大小為_ ___ N；該滿載貨輪從長江駛?cè)氪蠛＃涊啎_______ （選填“上浮一些”、“下沉一些”或“吃水深度不變”）；其所受浮力的大小將______ （選填“變大”、“變小”或“不變”）。（g=10N/kg）
1.8×108
上浮一些
不變

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