資源簡介

第三講 浮沉條件的應用
知識與技能：知道物體的浮沉條件，會根據物體的浮沉條件判斷物體的浮沉；
習慣與方法：復習運動和力的關系，養成連接舊知識和新知識的習慣；
思維與素養：運用物體的浮沉條件，解決生活中的一些現象。
分析一個方向上的力和運動的關系？
當我們往水中不斷加鹽時，雞蛋處于什么水中的什么位置？是否會發生變化？
浸入水中的雞蛋受到什么力？
為什么不同密度的鹽水中雞蛋所處的位置不一樣？
在液體中，物體的浮沉取決于什么呢？
知識點一、物體的浮與沉
1、通過前面的活動，我們發現：物體的沉與浮取決于 和 的相對大小。
兩個過程
上浮： F浮＞G 下沉： F浮＜G
三個狀態
漂浮：F浮 = G 沉底：F浮 ＜ G 懸浮：F浮 = G
2、物體密度與液體密度的關系
1任務：將不同材料的乒乓球和鐵塊同時浸沒在水中后松手，你觀察到什么現象？
1現象：鐵塊 水底，而乒乓球先 最終 在水面。
1說明：物體的浮沉還與其自身的 有關。
1證明：實心物體密度與液體密度的比較得出物體浮沉與密度的關系。
浮力：F浮＝ρ液gV排；
重力：G ＝ρ物g V物；
物體浸沒時：V排 = V物
根據浮沉條件進行比較
F浮＞ G 上浮： ρ液＞ ρ物 上浮的結果：
F浮= G 懸浮： ρ液 = ρ物
F浮＜ G 下沉： ρ液＜ ρ物 下沉的結果：
3、浮沉條件的討論
（1）上浮和下沉是不平衡態；
懸浮和漂浮是平衡（靜止）態
（2）上浮、下沉和懸浮：V排=V物；漂浮：V排＜V物
（3）空心物體運用浮沉條件時可以用物體的平均密度ρ物與液體密度ρ液比較
4、總結：
知識點二、浮沉條件的應用
生活中用到浮力的例子
輪船
（1）工作原理：將鋼鐵做制成空心的輪船，可以排開更多的水，漂浮在水面上。
（2）排水量（m排）：輪船滿載時排開水的質量：
F浮= m排g 而 F浮=G ∴ m船+m貨= m排
（3）載重線：船舶在允許的最大載重情況時水面位置的水平線。
潛水艇
模擬潛水艇：用注射器向密封的瓶內打氣，將瓶內的水排出，瓶向上浮起。
工作原理：靠 上浮和下潛。
氣球和飛艇
內部充有小于空氣密度的氣體
工作原理：靠 升空
密度計
工作原理：利用物體 在液面上時浮力等于重力的原理制成的。根據阿基米德原理，ρ液大時，V排小，即露出水面部分多，因此刻度值上小下大，刻度間隔不均勻，上疏下密。數值為待測液的ρ相對于ρ水的倍數。
精熟講授①如圖所示，將蘋果放在水中，靜止后會漂浮在水面上。若將蘋果露出水面的部分切掉，余下部分重新放入水中，則余下蘋果將（　　）
A．漂浮 B．懸浮 C．下沉 D．無法確定
高效演練1-1如下圖所示，四個相同的容器內水面一樣高，a容器內只有水，b容器內有木塊漂浮在水面上，c容器內漂浮著一塊冰塊，d容器中懸浮著一個空心球。則下列四種說法正確的一組是（ ）
① 每個容器的總質量都相等
② b容器中再倒入酒精后，木塊在液面下的體積減小
③ c容器中冰塊熔化后水面高度升高
④ d容器中再倒入酒精后，小球將下沉
A．③④ B．①④ C．①② D．②④
精熟講授② 把密度為0.6×103kg/m3、重為12N的物塊放入水中，當它靜止時所處的狀態及受到的浮力大小分別是（ ）
A．漂浮，F浮＞12N B．漂浮，F浮=12N C．沉底，F浮＜12N D．沉底，F浮=12N
高效演練2-1將一底面積為0.01m2的長方體木塊用細拴在一個空容器的底部，然后向容器中緩慢加水直到木塊上表面與液面相平，如圖甲所示，在此整個過程中，木塊底部受到水的壓強隨容器中水的深度的變化如圖乙所示，則下列說法不正確的是（ ）
A．木塊所受到的最大浮力為15N
B．木塊重力為9N
C．細線對木塊的最大拉力為6N
D．木塊剛剛漂浮時其底部受到水的壓強為1500Pa
精熟講授①在一根表面涂蠟的細木棍的一端繞著適量的鐵 絲，把它放到甲乙丙三種密度不同的液體中，木棍浸入液體里的情況如圖所示，則木棍在三種 液體里受到的浮力F的大小及三種液體密度ρ之間的關系，正確的是（　　）
A．F甲＞F乙＞F丙 ρ甲＞ρ乙＞ρ丙
B．F甲＜F乙＜F丙 ρ甲＜ρ乙＜ρ丙
C．F甲=F乙=F丙 ρ甲＞ρ乙＞ρ丙
D．F甲=F乙=F丙 ρ甲＜ρ乙＜ρ丙
高效演練1-1 小明用礦泉水瓶和小玻璃瓶制作了一個“浮沉子”（如圖），他將裝有適量水的小玻璃瓶瓶口朝下，使其漂浮在礦泉水瓶內的水面上，礦泉水瓶內留有少量空氣，擰緊瓶蓋使其密封，用力擠壓礦泉水瓶側面時“浮沉子”下沉，松手后“浮沉子”即上浮．下列說法正確的是（ ）
A．“浮沉子”是靠改變浮力大小來實現浮沉的
B．無論怎樣擠壓礦泉水瓶側面，“浮沉子”不可能懸浮在水中
C．“浮沉子”上浮時，小瓶內的壓縮空氣會將內部的水壓出
D．“浮沉子”下沉時，所受重力小于它受到的浮力
精熟講授②
（1）輪船的大小常用排水量來表示，所排水量就是輪船裝滿貨物時排開水的質量。一艘輪船自身的質量為0.7萬噸，它的排水量為1.8萬噸，則它最多可運載_______噸的貨物。
（2）在江河湖海游泳的人上岸時，在由深水區域走向淺水區域的過程中，人的腳越來越疼，因為_____________________________________。
高效演練2-1如圖1所示，一個邊長為10cm的立方體木塊，下面用一段細線與木塊相連，細線另一端固定在容器底（容器足夠高）。現向容器中慢慢加水，如圖2所示。若細線中的拉力用F表示，容器中水的深度用h表示，則圖3表示拉力F隨深度h變化的關系圖像，求：
（1）圖像中的A點對應木塊在水中的位置是處于什么狀態？
（2）該木塊浸沒在水中所受的浮力為多少牛？
（3）該木塊的密度為多少？
精熟講授① 如圖甲所示，在容器底部固定一輕質彈簧，彈簧上方連有正方體木塊A，容器側面的底部有一個由閥門B控制的出水口，此時木塊A剛好完全浸沒在水中，接著打開閥門B，緩慢放水，直至木塊A完全離開水面時，再關閉閥門B，這個過程中，彈簧彈力F與木塊露出水面的體積V的關系如圖乙所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3，ρ木=0.7×103kg/m3，木塊體積為V0，不計彈簧所受浮力，則下列說法正確的是( )
A．C點彈簧處于原長
B．CD段彈簧被壓縮
C．D點的橫坐標d值為0.3V0
D．點C與點E的縱坐標c、e的絕對值之比為2：3
高效演練1-1 將四個形狀不同、高度均為L的實心金屬塊，用細線拉著，勻速緩慢地放入水深為L的盛水容器中，直至容器底部，此時水未溢出。四個實驗中與左下圖所描繪的浮力大小F與金屬塊浸入水中深度h的關系一致的是（ ）
A． B． C． D．
精熟講授②將一方形木塊放入盛水容器中時，木塊的體積的浸入水中，此時木塊排開水重是3N，則木塊的密度是________，再在木塊上放一鐵塊，剛好使木塊全部浸入水中，如圖所示，則放在木塊上的鐵塊重為________N.
高效演練2-1 甲、乙物體的密度相同，甲的體積是乙的2倍，將它們疊放在水槽里的水中，水面恰好與甲的上表面相平，如圖所示，現將乙物體取下，當甲物體靜止時，甲物體將（ ）
A．沉在水槽的底部
B．懸浮在原位置
C．漂浮，水下部分高度與甲的高度之比為1:2
D．漂浮，露出水面部分的體積與甲的體積之比為1:3
精熟講授③ “蛟龍號”是我國首臺自主設計、自主集成研制、世界上下潛最深的作業型深海載人潛水器。“蛟龍號”體積約為30米3 ，空載時質量約為22噸，最大荷載240千克。
（1）“蛟龍號”空載漂浮在水面時受到的浮力為多大？
（2）若“蛟龍號”某次滿載時下沉是采用注水方式實現的，則至少注入多少立方米的水？（海水密度取1.0×103千克/米3 ，g 取10 牛/千克）
高效演練3-1為了增加學生的國防知識，同學到東海艦隊參觀某型號潛水艇。潛水艇的艇殼是用高強度的特種鋼板制造，最大下潛深度可達350m。潛水艇的總體積為1.5×103 m3，艇內兩側有水艙，潛水艇截面如圖所示。通過向水艙中充水或從水艙中向外排水來改變潛水艇的自重，從而使其下沉或上浮（海水密度為1.03×103kg/m3）。
（1）水艙未充海水時，潛水艇總重力為9.27×106N，此時，漂浮在海面上的潛水艇排開海水的 體積是多少？
（2）為使潛水艇完全潛入海水中， 至少應向水艙充入海水的重力是多少？
（3）潛水艇的艇殼用高強度的特種鋼板制造的原因是什么？
如圖甲所示，用彈簧 秤懸掛一物體，保持靜止；當物體浸沒在水中靜止時彈簧測力計的 示數如圖乙所示．（g=10N/kg）求：
（1）物體的質量m；
（2）物體浸沒在水中受到的浮力F浮；
（3）物體浸沒時排開水的體積V和物體的密度ρ．
（4）若用細線懸掛一個體積不變的木球（ρ木=0.5g/cm3）使二者懸 浮，如圖丙所示．則木球的體積至少多大？

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