資源簡介

(共24張PPT)
第3節
物體的浮沉條件及其應用
第十章
浮力
教學目標
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；
2.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處于不同的浮沉狀態；
3.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。
01
目錄
物體的浮沉條件
02
浮力的應用
新課導入
觀察思考：浸沒在液體中物體都受浮力，有的上浮，有的下沉，這是為什么？
漂浮在水面的冰山
沉在水底的石頭
魚兒能在水中自由的上浮和下沉
物體的浮沉究竟取決于什么呢？
一、物體的浮沉條件
問題：物體的浮沉是否與重力有關系？
一、物體的浮沉條件
★
★
★
★
★
★
?上浮
條件
F浮>G物
?漂浮
條件
F浮=G物
V物>V排
?下沉
條件
F浮?懸浮
條件
F浮=G物
V物=V排
F支=10N
非平衡狀態
非平衡狀態
加速上升
加速下降
1.物體所受浮力與重力間的關系
一、物體的浮沉條件
問題：物體的浮沉是否與密度有關系？
實驗：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。
一、物體的浮沉條件
研究條件：實心物體浸沒在液體中，受浮力和重力。
F浮＞G
2、物體密度與液體密度間的關系
浮力：F浮=
ρ液gV排
重力：G
=
ρ物gV物
根據浮沉條件進行比較：
上浮：Ρ液＞ρ物
懸浮：Ρ液=
ρ物
下沉：Ρ液＜ρ物
F浮＜G
F浮=
G
漂浮：Ρ液＞
ρ物
沉底：Ρ液＜
ρ物
浸沒：
V排=
V物
二、浮力的應用
人類從遠古時代就開始利用浮力了，最初可能是抱住或騎在一段樹干上順水漂流，后來人們就發明了船。
二、浮力的應用
據記載，1405年鄭和下西洋時乘坐的木船長約147m，是當時世界上最大的木船。
二、浮力的應用
1.輪船
在質量不變的情況下，將鋼鐵制成空心的輪船，可以排開更多的水，來獲得更大的浮力使輪船漂浮在水面上。
F浮=G
下沉
想想做做
制作橡皮泥小船
橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中會下沉。怎么使它漂浮在水面？看看誰做的船能承載更多的重物？
漂浮
能承載重物的橡皮泥船
把橡皮泥做成瓢狀，它所受的重力沒變，但排開水的體積變大了，因而受到的浮力變大了，所以能浮在水面上，輪船就是根據這個道理制成的。
二、浮力的應用
1.輪船
二、浮力的應用
1.輪船
二、浮力的應用
1.輪船
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排開水的質量。
輪船滿載時排開水的質量：m排=m船+m貨
。
由于海水、河水密度不同，輪船的吃水線也不同，輪船在載物時水面不能超過最大吃水線。
二、浮力的應用
2.潛水艇
潛水艇能潛入水下航行，進行偵察和襲擊，是一種很重要的軍用艦艇。潛水艇可以懸浮在水下
，也可以漂浮在水面。
二、浮力的應用
潛水艇的艇身裝有水艙，向水艙充水時，潛水艇變重，逐漸潛入水中。
當水艙充水后潛水艇重等于同體積的水重時，它可以懸浮在水中。
當用壓縮空氣將水艙里的水排出一部分時，潛水艇變輕，從而上浮。
二、浮力的應用
3、氣球和飛艇
氣球和飛艇靠充入或排出密度較小的氣體來實現升降。
二、浮力的應用
4.密度計：
（1）用途：一種可以直接測量液體密度的儀器。
（2）工作原理：利用物體漂浮在液面上時浮力等于重力的原理制成的。
（3）讀數方法：靜止時液面所對刻度乘以水的密度。
（4）刻度特點：上小下大，刻度間隔不均勻。
密度計
二、浮力的應用
4.密度計：
課堂小結
狀態
F浮與G物的大小關系
如果物體是是實心的
結果
上浮
F浮＞G物
ρ物＜ρ液
漂浮
下沉
F浮＜G物
ρ液＜ρ物
沉底
懸浮
F浮＝G物
ρ液＝ρ物
懸浮
一、物體的浮沉條件。浸沒在液體中時：
二、浮力的應用：
(2)浮力不變，改變自身重力：潛艇的沉浮
(1)重力不變，改變浮力：輪船
(3)同時改變重力和浮力的大小：氫氣球、熱氣球
課堂檢測
1.
(2019·菏澤中考)人們常用“生沉熟浮”來判斷餃子是否煮熟，煮熟后的餃子會漂起來的原因是（
）
A.餃子的重力減小了
B.餃子的重力和浮力都增大了
C.餃子的重力不變，浮力增大
D.餃子的重力和浮力都減小了
餃子受熱膨脹，體積增大，浮力增大
C
課堂檢測
2.(2019·山西中考)網上流傳著一種說法，雞蛋能否沉入水底可以鑒別其是否新鮮。為了驗證其真實性，小亮買了些新鮮雞蛋，并拿其中一顆進行實驗。第一天放入水中的雞蛋沉入水底(如圖甲)，取出雞蛋擦干放置50天后，再放入水中時雞蛋漂浮在水面(如圖乙)，看來網傳是真的。下列分析正確的是（
）
A.雞蛋兩次所受的浮力一樣大
B.甲圖中雞蛋排開水的重力大
C.乙圖中雞蛋所受浮力大于重力
D.放置50天后的雞蛋密度變大
B
甲
乙
3.
體積為120
cm3的一塊固體，重1.8
N，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？
解析：因為完全浸沒時固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。
容器底部對固體的支持力
F=G-F浮=G-ρ鹽水gV排=1.8N-1.32N=0.48
N。
課堂檢測
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《10.3物體的浮沉條件及其應用》學案
【學習目標】
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；
2.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處于不同的浮沉狀態；
3.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。
【課堂合作探究】
觀察思考：浸沒在液體中物體都受浮力，有的上浮，有的下沉，這是為什么？
一、物體的浮沉條件
問題：物體的浮沉是否與重力有關系？
1.物體所受浮力與重力間的關系
問題：物體的浮沉是否與密度有關系？
實驗：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。
2、物體密度與液體密度間的關系
浮力的應用
人類從遠古時代就開始利用浮力了，最初可能是抱住或騎在一段樹干上順水漂流，后來人們就發明了船。
據記載，1405年鄭和下西洋時乘坐的木船長約147m，是當時世界上最大的木船。
1.輪船
在質量不變的情況下，將鋼鐵制成空心的輪船，可以排開更多的水，來獲得更大的浮力使輪船漂浮在水面上。
F浮=
想想做做
制作橡皮泥小船
橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中會下沉。怎么使它漂浮在水面？看看誰做的船能承載更多的重物？
把橡皮泥做成瓢狀，它所受的重力沒變，但排開水的體積變大了，因而受到的浮力變大了，所以能浮在水面上，輪船就是根據這個道理制成的。
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排開水的質量。輪船滿載時排開水的質量：m排=m船+m貨
。
由于海水、河水密度不同，輪船的吃水線也不同，輪船在載物時水面不能超過最大吃水線。
潛水艇
潛水艇能潛入水下航行，進行偵察和襲擊，是一種很重要的軍用艦艇。潛水艇可以懸浮在水下
，也可以漂浮在水面。
潛水艇的艇身裝有水艙，向水艙充水時，潛水艇變重，逐漸潛入水中。當水艙充水后潛水艇重等于同體積的水重時，它可以懸浮在水中。當用壓縮空氣將水艙里的水排出一部分時，潛水艇變輕，從而上浮。
3、氣球和飛艇
氣球和飛艇靠充入或排出密度較小的氣體來實現升降。
4.密度計：
（1）用途：
（2）工作原理：
（3）讀數方法：
（4）刻度特點：
【課堂檢測】
1.
(2019·菏澤中考)人們常用“生沉熟浮”來判斷餃子是否煮熟，煮熟后的餃子會漂起來的原因是（
）
A.餃子的重力減小了
B.餃子的重力和浮力都增大了
C.餃子的重力不變，浮力增大
D.餃子的重力和浮力都減小了
2.(2019·山西中考)網上流傳著一種說法，雞蛋能否沉入水底可以鑒別其是否新鮮。為了驗證其真實性，小亮買了些新鮮雞蛋，并拿其中一顆進行實驗。第一天放入水中的雞蛋沉入水底(如圖甲)，取出雞蛋擦干放置50天后，再放入水中時雞蛋漂浮在水面(如圖乙)，看來網傳是真的。下列分析正確的是（
）
A.雞蛋兩次所受的浮力一樣大
B.甲圖中雞蛋排開水的重力大
C.乙圖中雞蛋所受浮力大于重力
D.放置50天后的雞蛋密度變大
3.
體積為120
cm3的一塊固體，重1.8
N，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？
【達標訓練】
一、單選題
一物體漂浮在水中，有體積露出水面，則物體的密度為
A.
B.
C.
D.
有甲、乙兩個溢水杯，甲溢水杯盛滿酒精，乙溢水杯盛滿某種液體。將一不吸水的小球輕輕放入甲溢水杯中，小球下沉到杯底，溢出酒精的質量是40g；將小球從甲溢水杯中取出擦干，輕輕放入乙溢水杯中，小球漂浮且有的體積露出液面，溢出液體的質量是50g，已知，下列計算正確的是
小球的質量是40g
小球的體積是
液體的密度是
小球的密度是。
A.
只有正確
B.
只有正確
C.
只有正確
D.
只有正確
如圖，小瓷碗漂浮在水面上，傾斜后能沉入水底，對這一情景分析正確的是?
?
A.
小瓷碗能沉入水底是因為它的重力變大了
B.
小瓷碗漂浮時受到的浮力小于它的重力
C.
小瓷碗浸沒時和漂浮時相比所受的浮力變小了
D.
小瓷碗下沉過程中浮力大于重力
二、計算題
如圖所示，是一種測量液體密度的儀器密度計。密度計上部有刻度的部分是一段粗細均勻的密封玻璃管，下部玻璃泡中裝有密度較大的鉛粒，使用時將密度計放入待測的液體中，密度計平穩后，從液面對應的刻度就能讀出待測液體的密度。將一質量為的密度計放在水中，待密度計平穩后，水面在A處，可以知道水的密度。放在油中，油面在刻度B處，則油的密度為已知玻璃管有刻度部分的橫截面積為，請你回答和處理下列問題：
下部玻璃泡中的鉛粒所起的作用
求A、B兩刻度之間的距離h．
如圖所示，將質量為的正方體木塊放入水池中靜止時，一半體積浸在水中。求：
木塊所受浮力的大小。
木塊的密度。
水對木塊底部的壓強。
如圖所示，足夠高的薄壁圓柱形容器放在水平桌面上，容器內水的質量為2kg，水的深度為20cm。實心圓柱體A質量為800g，底面積為，高度為30cm。實心圓柱體B質量為千克小于，底面積為，高度為10cm。實心圓柱體A和B均不吸水，已知，g取。
求容器的底面積。
若將圓柱體A豎直放入容器內，求靜止時水對容器底部的增加的壓強。
若將圓柱體B豎直放入容器內，求靜止時水對容器底部的壓強與的關系式。
如圖甲所示，將邊長為10cm的正方體木塊A放入水中，有的體積浸入水中；將金屬塊B放在木塊正中央上方，靜止后用刻度尺測出木塊露出水面的高度為2cm，如圖乙所示；再用輕質細繩將金屬塊捆綁在木塊正中央下方，放入水中靜止后測出木塊露出水面高度為3cm，如圖丙所示；求：
圖乙中木塊底部受到的壓強；
金屬塊B的密度。
如圖所示，094型戰略導彈核潛艇是我國“國之利器”之一，對我國的國防安全有著重要的意義。核潛艇的重力為，體積為，海水密度取。
核潛艇潛入水下時應至少要向水艙加多少噸的水？
潛入水下200m時，核潛艇的一個面積為的艙蓋所受海水的壓力有多大？
如圖所示，一艘輪船正在長江上航行，假設船體和貨物總重為7500噸，江水的密度為．
輪船所受浮力多大？
求船體浸在水面下的體積？
請運用有關公式分析說明：這艘輪船從長江駛入大海時，船體是上浮還是下沉一些？
如圖所示，一質量為m的探空氣球包括其下方的吊籃，下面吊籃中物體的質量為5m，若空氣給氣球的浮力始終保持為50N，方向始終是豎直向上，氣球受到的空氣阻力與速度成正比，即，吊籃受到的浮力和阻力不計。此時氣球以的速度勻速豎直向下運動；若吊籃中的物體的重力減少20N，經過一段時間后，氣球恰好以的速度勻速豎直向上運動。
當熱氣球勻速向下運動時，根據平衡狀態受力情況，表示出阻?
力f和mg之間的關系。
當熱氣球勻速向上運動時，根據平衡狀態受力情況，表示出阻力f和mg之間的關系。
吊籃中物體的質量？
若去掉吊籃中的所有物體，氣球能達到的最大速度？吊籃所受的浮力和空氣阻力忽略不計，
用彈簧測力計懸掛一金屬圓柱體，從液面開始緩慢浸入水中如圖甲，彈簧測力計的示數F與圓柱體下表面到水面距離h的變化關系如圖乙所示，請根據圖中信息計算：
金屬塊的體積
金屬塊的密度。
如圖所示，放在水平面上裝滿水的一溢水杯，水深為20cm，彈簧測力計掛著重為10N的物塊，現將物塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，靜止后溢出水的質量為取求：
物塊浸沒在水中靜止后，溢水杯中水對杯底的壓強．
物塊浸沒在水中靜止后，彈簧測力計的示數．
物塊的密度．
參考答案
【課堂檢測】
C
B
解析：因為完全浸沒時固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。
容器底部對固體的支持力
F=G-F浮=G-ρ鹽水gV排=1.8N-1.32N=0.48
N。
【達標訓練】
1.B【解析】設物體體積為V，
由阿基米德原理可知：，
物體漂浮在液面上：，
根據和可得，，
所以，，，
物體排開水的體積，
則物體的密度。
故選B。
2.B【解析】解：由題意知小球放入乙液體中處于漂浮狀態，故F，故；
由題知，在甲中小球下沉，小球的體積就等于排開酒精的體積，所以據可得：
；
所以小球的密度是：
；
因為小球在乙中漂浮，所以
根據阿基米德原理有，???
；
且????
；
故將帶入可得：
所以
故正確；
故選：B。
3.C【解析】A、小瓷碗能沉入水底，瓷碗所受的重力不變，因排開的水的體積減小，所受浮力減小，小于重力而引起的，故
A錯誤；
B、小瓷碗漂浮時，根據漂浮條件可以知道：受到的浮力等于它的重力，故B錯誤；
C、因為瓷碗浸沒時是下沉，浮力小于重力，漂浮時浮力等于重力，而小瓷碗重力不變，所以小瓷碗浸沒時和漂浮時相比所受的浮力變小，所以C選項是正確的；
D、小瓷碗下沉過程中重力大于浮力，故D錯誤。
故選C。
4.【答案】解：密度計玻璃泡中裝入小鉛粒，可以使密度計放入液體中能保持豎直位置漂浮，降低重心，增大穩度；
因為密度計不管是在水中還是在油中，都是漂浮狀態，
所以，
設密度計在水中時，排開水的體積為，
則，即，
解得，
設A、B兩刻度之間的距離h，則密度計在油中漂浮時，排開油的體積為，
則，
代入數據解得：。
答：降低重心，增大穩度；
、B兩刻度之間的距離h為。
5.【答案】由于木塊漂浮在水中，則木塊受到的浮力：
解法一：由可得，木塊排開水的體積：，
由于木塊的一半體積浸在水中，所以木塊的體積：??，
所以木塊的密度：?
解法二：由于木塊漂浮在水面且一半體積浸在水中，則有，，
所以，??
由于木塊的體積：，所以木塊的高度：，
木塊浸在水中的深度：，
所以水對木塊底部的壓強：?．
6.【答案】解：水的體積：；
容器的底面積等于水柱的橫截面積：；
圓柱體A的密度：；
所以，將圓柱體A豎直放入容器內，A將沉底。假設A豎直放入后，沒有被水淹沒，且水深度為，由體積關系得：；
?；
解得：?
，假設成立；
水對容器底部增加的壓強：
；
圓柱體B的密度：小于；
所以，B豎直放入容器內會漂浮，此時的液體深度的變化為：?
???
?
將數據帶入解得：
。
答：
容器的底面積為。
靜止時水對容器底部的增加的壓強為500Pa。
靜止時水對容器底部的壓強與的關系式為?。
7.【答案】解：
由題可知，乙圖中木塊浸入水中的深度：，則乙圖中木塊底部所受的壓強：；
甲圖中木塊漂浮，所以木塊的重：
圖乙中木塊浸入水中的體積：，
圖丙中木塊浸入水中的體積：，
乙、丙兩圖中，A和B的整體都處于漂浮狀態，總浮力等于總重力，總重力不變，所以，兩物體所受的總浮力相同，排開水的總體積相等，即，
則金屬塊B的體積：，
乙圖中正方體木塊A和金屬塊B受到的總浮力：，
由于A和B的整體處于漂浮狀態，所以，
則金屬塊B的重力：，
金屬塊B的質量：，
所以金屬塊B的密度：。
8.【答案】解：核潛艇浸沒，排開水的體積，
核潛艇受到的浮力為：
，
核潛艇完全浸沒后受豎直向下的水和潛艇的總重力、豎直向上的浮力，即，
加水的重力為：
，
由得，水的質量為：
；
艙蓋所受海水的壓強為：
，
由得，受海水的壓力：
。
答：核潛艇潛入水下時應至少要向水艙加1000噸的水；
潛入水下200m時，核潛艇的一個面積為的艙蓋所受海水的壓力有。
9.【答案】解：由于輪船處于漂浮狀態，則：
；
由可得船體浸在水面下的體積：
；
由于輪船從長江駛入大海始終是漂浮，所以，
又，
則：，
已知：，
所以，，則船體會上浮一些．
答：輪船所受浮力為；
船體浸在水面下的體積為；
這艘輪船從長江駛入大海時，船體會上浮一些．
10.【答案】熱氣球勻速向下運動時，受向下的氣球和籃中物體的重力，向上的空氣阻力和浮力，如圖所示：，
所以，即，；
熱氣球勻速向上運動時，受向下的氣球和籃中物體的重力，
向下的空氣阻力和向上的浮力，如圖所示：，
所以，即，；
開始熱氣球以的速度勻速向下運動，當吊籃中的物體的重力減少20N，經過一段時間后，氣球恰好以的速度勻速豎直向上運動，
根據受力分析可知，，即，又因為，
所以，，再將帶入中式子得，，
解之得，吊籃中物體的質量；
吊籃所受的浮力和空氣阻力忽略不計，去掉吊籃中的所有物體后，熱氣球只能向上運動，
所以，即，
因為氣球受到的空氣阻力與速度成正比，所以，
解之得。
11.【答案】由圖像可知，金屬塊的重力：，金屬塊完全浸入水中時彈簧測力計的示數：，金屬塊完全浸人水中受到的浮力：，由可得，金屬塊的體積：??
由可得，金屬塊的質量：，金屬塊的密度：?
12.【答案】解：
物塊浸沒在水中靜止后，溢水杯中水對杯底的壓強：
?。
物塊受到的浮力：
，
彈簧測力計讀數：。
物塊浸沒在水中，由可得物塊的體積：
?，
物塊的質量：
，
物塊的密度：
。
答：物塊浸沒在水中靜止后，溢水杯中水對杯底的壓強為2000Pa。
物塊浸沒在水中靜止后，彈簧測力計的示數為6N。
物塊的密度為
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