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浙教版八上 §1.3水的浮力(3) 學案
姓名
[學習目標]
1、知道物體的浮沉條件與物體重力關系
2、知道物體的浮沉條件與物體密度關系
一、知識點梳理:
知識點1、活動:
將一只雞蛋放在盛有清水的燒杯里,雞蛋 。但逐漸將食鹽溶解在水中后,雞蛋先出現的現象是 ,繼續溶解食鹽,雞蛋最終 。
這個現象說是明,同一個物體在不同液體中 ;
知識點2、物體在液體中的運動狀態
1、上浮、漂浮:物體在液體中向上運動,直到 時靜止,這種狀態稱漂??;此時V排 V物;
2、下沉、沉底:物體在液體中向下運動,直到 時靜止,這種狀態時V排 V物;
3、懸?。何矬w在液體中間任何位置平衡,既不 也不 ,稱為懸浮,此時V排 V物;
知識點3、物體浮沉時,F浮與G物的關系
當一個物體浸沒在液體中時,這個物體受到重力和浮力。根據運動和力的關系可知:
(1)當浮力小于重力時,物體 ,最后 ;
(2)當浮力大于重力時, 物體 ,最后 ;
(3)當浮力等于重力時,物體 在液體中。
知識點4、物體浮沉時,F浮與ρ液關系
(1)當浮力小于液體密度時,物體 ;
(2)當浮力大于液體密度時, 物體 ,最后 ;
(3)當浮力等于重力時,物體 在液體中。
知識點5、根據浮沉條件計算浮力
(1)當物體漂浮或懸浮時,利用二力平衡條件求浮力:F浮 G物;
(2)當物體非漂浮或懸浮時,利用阿基米德原理公式求浮力:F?。? 。
二、例題講解
例題1、某興趣小組同學制作的潛水艇模型如圖所示。通過膠管A從燒瓶中吸氣或向燒瓶中吹氣,就可使燒瓶下沉、上浮或懸浮。當燒瓶處于如圖所示的懸浮狀態時,若從A管吸掉少量氣體,燒瓶將會( )
A.稍上浮,但最終懸浮在液體中 B.上浮,最終漂浮在水面上
C.稍下沉,但最終懸浮在液體中 D.下沉,最終沉到水底
(例題1圖) (例題2圖)
例題2、如圖所示,把一個自制的密度計分別放入兩種不同的液體中,下列判斷正確的是( )
A. 這個密度計在甲液體中受到的浮力較大 B. 這個密度計在乙液體中受到的浮力較大
C. 甲種液體的密度較大 D. 密度計B處的刻度值應大于A的處的刻度值
例題3、如圖,取一個瓶口內徑略小于乒乓球直徑的飲料瓶,去掉其底部,把一只乒乓球放到瓶口處,然后向瓶里注水,會發現水從瓶口流出,乒乓球不上浮。若用手堵住瓶口,不久就可觀察到乒乓球上浮起來。根據上述實驗現象可以推測( )
A.液體對容器側壁有壓力
B.液體壓強大小與深度有關
C.物體在空氣中也會受到浮力作用
D.物體在液體中受到浮力是由于下表面壓力大于上表面壓力
(例題3圖) (例題4圖)
例題4、如圖所示,有一木塊(密度ρ木)浮在水面,當用一鐵塊A(密度ρ鐵)放在上面時,木塊恰在水面下,如圖甲所示,當用另一鐵塊B(密度ρ鐵)吊在木塊下時,木塊也恰在水面下,如圖乙所示。設水的密度為ρ,則VA:VB=( )
A. (ρ鐵-ρ)/ρ鐵 B. (ρ鐵+ρ)/ρ鐵 C. (ρ鐵-ρ)/ρ D. ρ/ρ鐵
例題5、如圖甲所示,水平放置的方形容器里有一個重為8N、棱長為10cm的正方體物塊M,M與容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器內注水,容器中水的深度h隨時間t的變化關系如圖乙所示如圖甲所示,水平放置的方形容器里有一個重為8N、棱長為10cm的正方體物塊M,M與容器底部不密合。請回答下列問題:
(1)當t=140s時,物塊M在水中處于________(選填“沉底”“懸浮”或“漂浮”)狀態;
(2)當t=140s時,水對容器底部的壓力大小是多少?
(3)圖乙中a的值是多少?
三、隨堂練習:
1、據史書記載,我國宋朝治平年間,在今陜西境內發生了一次大洪水,洪水將固定浮橋用的八尊沉重的鐵牛沖入了河底。當時有一個叫懷丙的人巧妙地將鐵牛打撈了起來:把拴在一起的兩艘大木船裝滿沙子,然后用繩索一端系住鐵牛,拉緊后另一端拴在船上。把沙子卸入河中,鐵牛就被拉起來了。以下判斷正確的是( )
A.鐵牛浸沒后,隨著深度增加,所受的浮力增大
B.鐵牛沉在河底只受到重力和浮力
C.用兩艘大木船并裝滿沙子,是為了減小浮力
D.卸下沙子的過程中,當木船排開水的體積減小時,鐵牛就會被拉起
2、關于物體的浮沉,以下說法正確的是( )
A. 氣球可以飄在空中,是因為氣球內氣體的密度小于空氣的密度
B. 潛水艇能下潛,是因為潛水艇內液體的密度大于周圍水的密度
C. 輪船能漂浮在水面上,是因為輪船排開水的重力大于輪船本身的重力
D. 水中的西瓜漂浮,梨子沉底,是因為西瓜受到的浮力大
3、關于物體的浮與沉,下列說法中正確的是( ?。?br/>A. 浮在液面上的物體所受的浮力大于重力
B. 浮體材料的密度一定小于液體的密度
C. 密度等于液體密度的實心球能浮出液面
D. 材料密度大于液體密度的物體能浮在液面上時,一定是空心的
4、如圖,水平桌面上有兩個完全相同的魚缸甲和乙,盛有適量的水,把一個橡皮泥做的小船放入乙后,小船處于漂浮狀態,此時兩魚缸內的水面相平。把它們分別放在臺秤上,則臺秤的示數( )
A. 甲放上時大 B. 乙放上時大 C. 甲和乙放上一樣大 D. 無法判斷
5、放有適量水的燒杯置于水平桌面上。將一木塊浸沒到水中一定深度后撤去外力,木塊開始上浮,如圖所示,最后漂浮,且有五分之二體積浸入水面。下列敘述中,正確的是( )
A. 在露出水面之前,木塊所受浮力增大
B. 木塊的密度為0.6克/厘米3
C. 木塊在浸沒和漂浮兩種情況下,水對燒杯底的壓強不相同
D. 當木塊漂浮時,向水中一直加入食鹽,木塊排開液體體積一直變小
6、學習浮力時,張老師利用一杯水和一只空牙膏袋,給同學們做了一個簡單的實驗,極大的提高了同學們學習物理的熱情。他取-只空牙膏袋,第一次把它擠癟,第二次將它撐,兩次都擰緊蓋后先后放入同一杯水中,如圖所示。下列說法中正確的是( )
A.兩次牙膏袋的質量相等,體積相等,因此兩次牙膏袋的平均密度ρ甲=ρ乙
B. 甲圖中浮力小于重力,乙圖中浮力等于重力,因此兩次所受的浮力F甲
D.甲、乙兩圖浸入體積相等,因此兩次杯底受到水的壓強p甲=p乙
(第6題圖) (第7題圖)
7、放在水平桌面上的甲、乙兩個相同的容器盛有不同的液體, 現將兩個相同的物塊分別放在兩容器中,當物塊靜止時,兩容器中的液面恰好相平,兩物塊所處的位置如圖所示,則( )
A.甲容器中的液體密度大 B.乙容器中物塊排開液體的重力較大
C.甲容器中物塊受到的浮力大 D.乙容器底部受到液體的壓力大
四、課后鞏固:
1、關于浮力,下列說法中正確的是( )
A. 上浮的物體一定比下沉的物體受到的浮力大
B. 在水中上浮的物體在煤油中可能懸
C. 浮沉在容器底部的物體一定不受浮力
D. 沒入水中的物體在水中的位置越深受到的浮力越大
2、 “膨化”處理的飼料投入水中后能夠漂在水面上較長時間,這是因為它的( )
A.質量變大 B.體積變小 C.密度變大 D.密度變小
3、一支密度計分別放入甲、乙兩種液體中,靜止時位置如圖所示。若密度計在甲、乙液體中受到的浮力分別是F甲、F乙,甲、乙兩種液體的密度分別為ρ甲、ρ乙。下列說法正確的是( )
A.F甲<F乙 B.F甲>F乙 C.ρ甲<ρ乙 D.ρ甲>ρ乙
(第3題圖) (第4題圖)
4、如圖A、B、C三個實心小球,其中A與B體積相等,B與C質量相同;將三個小球放入水中靜止不動時,A球漂浮、B球懸浮、C球沉底。則下列判斷中正確的是( )
A. 它們在水中的體積關系是:VA<VB=VC B. 它們的重力關系是:GA>GB=GC
C. 它們的密度關系是:ρC>ρB>ρA D. 它們所受的浮力關系是:FA=FB=FC
5、如圖,臺秤的托盤上一個裝有水的燒杯,一個不吸水的木塊下面用細線懸掛一個實心鐵球,木塊仍浮在水面上。下列各種說法中正確的是( )
A. 木塊的重力等于木塊所受的浮力 B. 鐵球的重力一定大于木塊的重力
C. 剪斷細線前后,臺秤示數不變 D. 剪斷細線前后,容器底部所受水的壓強不變
(第5題圖) (第6題圖)
6、如圖所示的圓柱形容器中裝有適量的水,現將密度為0.6×103kg/m3的木塊A放入容器中,靜止后在木塊上輕放一個物塊B(VA=2VB),靜止時A的上表面剛好與水面相平,若將物塊B從A上拿下投入水中,靜止時物體B處于什么狀態,此時容器中水面會怎樣變化( )
A.懸浮下降 B.漂浮 C.沉底 D.無法判斷
7、如圖所示,在三個相同的容器中裝有質量相同的水,將木塊A、金屬塊B按不同的方式放入水中,待A、B靜止時,三個容器中木塊下表面所受的壓強相比較,正確的是( )
A.P甲>P乙>P丙 B.P甲=P乙>P丙 C.P甲
A. 甲液體的密度較大 B. b密度計所排開的液體重力較大
C. a密度計下端受到的液體壓強較大 D. 乙燒杯底部所受液體壓強較大
(第8題圖) (第9題圖)
9、 如圖所示,水平桌面上放置一個電子秤,電子秤上有一盛水的溢水杯,杯內水面跟溢水口相平.現用彈簧測力計懸掛一個圓柱體鋁塊,將鋁塊緩緩地浸入水中,直到鋁塊完全浸沒在水中為止,整個過程鋁塊未接觸杯底和側壁.則從鋁塊下表面開始接觸水面到上表面剛沒入水中的過程中( )
A.測力計的示數變小,電子秤的示數變大 B.測力計的示數變小,電子秤的示數不變
C.測力計的示數變大,電子秤的示數變小 D.測力計的示數變大,電子秤的示數不變
10、把一個小球輕輕放入盛滿水的容器中,溢出200 g水,則小球的質量( )
A.一定等于200 g B.一定大于200 g
C.小于或等于200 g D.大于或等于200 g
11、小明用空塑料瓶和小玻璃瓶制作了一個“浮沉子”(如圖所示)。他將裝有適量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在塑料瓶內的水面上,塑料瓶內留有少量空氣,擰緊瓶蓋使其密封,用力擠壓塑料瓶側面時“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”即上浮。下列說法中錯誤的是( )
A.“浮沉子”下沉時,所受重力大于它受到的浮力
B.無論怎樣擠壓塑料瓶側面,“浮沉子”不可能懸浮在水中
C.“浮沉子”上浮時,小玻璃瓶內的壓縮空氣會將內部的水壓出
D.潛水艇的工作原理與“浮沉子”的浮沉原理相同
(第11題圖) (第12題圖)
12、如圖甲所示的圓柱形容器中裝有適量的某種液體,現將密度為0.6×103kg/m3的正方體木塊A放入容器中,木塊靜止時露出液面的體積與浸入液體的體積之比為1:3;在木塊上表面輕放一個物塊B(VA=2VB),A的上表面剛好與液面相平,如圖乙所示。若將物塊B單獨放入此液體中,則它靜止時將( )
A.懸浮 B.漂浮 C.沉底 D.無法判斷
13、“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?!膀札執枴斌w積約為30m3,空載時質量約為22t,最大荷載240kg。
(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,則至少需注入多少立方米的水?(海水密
度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
參考答案:
一、知識點梳理:
知識點1、
活動: 將沉入杯底 懸浮在鹽水中 上浮到液面 可能沉也可能浮
知識點2、
1、露出一部分體積 小于
2、壓在容器底 等于
3、露出液體 壓底 等于
知識點3、
(1)下沉 壓在容器底 (2)上浮 漂浮在液面 (3)懸浮
知識點4、
(1)上浮,直到漂浮 (2)下沉 沉底 (3)懸浮
知識點5、求浮力
(1)等于 (2)ρ液gV排液
二、例題講解:
例題1、D
解析:原來燒瓶處于懸浮狀態,則燒瓶與水的總重力等于它受到的浮力; 若從A管吸氣,瓶內氣壓減小,大氣壓將水壓入瓶內,水進入燒瓶內后,瓶的自身重力增大,體積不變、浮力不變,自重大于浮力,將下沉。 那么燒瓶會下沉,最終沉到水底。
例題2、C
解析:密度計始終在液面上漂浮,根據二力平衡的知識可知,它受到的浮力始終等于自身重力,即浮力保持不變,故A、B錯誤;
根據阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,當浮力相等時,物體排開液體的體積與液體密度成反比。因為排開液體的體積V甲排
在密度計上,刻度越靠下,排開液體的體積越小,而液體密度越大,則從上到下,刻度值逐漸增大,即B處的刻度值小于A處的刻度值,故D錯誤。
例題3、D
解析:手沒有堵住瓶口時,乒乓球上表面受到向下的壓力,而下表面沒有水,沒有受到向上的壓力。當用手堵住瓶口時,乒乓球的下表面有水,且水的深度大于上表面水的深度,那么下表面受到水的壓力大于上表面壓力,于是產生了向上的浮力,故D正確,而A、B、C錯誤。
例題4、A
解析:根據甲可知,鐵塊A和木塊在水面漂浮, 則浮力F甲=GA+G木 ; ρgV木=ρ鐵gVA+G木 ①;
根據乙可知,鐵塊B和木塊在水面懸浮,則浮力F乙=GB+G木 ; ρg(V木+VB)=ρ鐵gVB+G木 ②;
②-①得到:ρgVB=ρ鐵g(VB-VA); ρVB=ρ鐵(VB-VA); ρ鐵VA=(ρ鐵-ρ)VB;
解得:VA:VB=(ρ鐵-ρ):ρ鐵。
例題5、(1)漂浮 (2)15N (3)8cm
解析:(1)在開始的一段時間內,物塊受到的浮力小于重力,它在容器底部保持不動,由于它占據了部分體積,因此水面上升速度較快。當物塊受到的浮力等于重力時,它在水面保持漂浮狀態,即隨著水面的上升而上升;由于此時它不再占有下面的體積,因此水面上升較慢,據此分析物體為漂浮;(2)解:當t=140s時,容器中水重G水=ρ水gV水 =1000kg/m3×10N/kg×7×10-4m3=7N
F=G水+GM=7N+8N=15N (3)解:由圖像分析可知,當t=40S時,物塊M剛好處于漂浮狀態, 則F浮= GM=8N;可得V排=F浮/ρ水g=8N/1000kg/m3×10N/kg=800cm3 代入可解得a=8cm
三、隨堂練習:
1、D 2、A 3、D 4、C 5、 C 6、B 7、A
四、課后鞏固:
1、B 2、 D 3、C 4、C 5、 C 6、B 7、A
8、D 9、B 10、D 11、B 12、B
13、(1)“蛟龍號”空載漂浮在水面時,根據漂浮條件可知潛艇受到浮力:F浮= G空載=m空載g= =22×103kg×10N/kg=2.2×105kg ;(2)滿載時需要下沉時潛水器排開海水的體積V排=V船=30m3,此時F浮 =p海gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N,滿載總重力G滿=m滿9=(22×103kg+240kg)×10N/kg=2.224×105N,G注水=F 浮-G滿=3×105N-2.224×105N×7.76×104N,則由G=mg=pgV可得注入水的體積:V法入=G注入/P水g, (7.76×104N)/(1.0×103kg/m3×10N/kg)。答:(1)“蛟龍號”空載漂浮在水面時受到的浮力為2.2×105N;(2)若“蛟龍號”某次滿載時下沉是采用注水方式實現的,至少注入7.76m3的水。
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