資源簡介

第3節　物體的浮沉條件及應用(第2課時)
【知識重點】
1．能分別從受力的角度和比較密度的角度分析物體的浮沉條件．(重點)
2．了解輪船、潛水艇、氣球及密度計等的浮沉原理．
【課程集訓】
★知識點 浮力的應用——輪船
1．如今的輪船(如圖所示)都是用鋼鐵做成的，鋼鐵的密度比水大得多，但輪船卻沒有沉入水底，這是因為輪船采用空心的辦法，增大了物體排開液體的體積，從而增大了浮力．
2．排水量：輪船滿載時，排開水的質量，因為輪船漂浮，所以F浮＝G物＝(m船＋m貨)g，又因為F浮＝m排g(阿基米德原理)，所以m船＋m貨＝m排.
3．輪船始終漂浮在水上，所以F浮＝G物；若不裝卸貨時，G物不變，F浮不變.(后兩空選填“變大”“變小”或“不變”)
1.如圖所示，我國航母靜止在水面上時，其受到的浮力等于(選填“大于”“等于”或“小于”)重力；已知航母吃水深度為10.5 m，滿載排水量為67 500 t，則航母滿載時受到的浮力為6.75×108N；當艦載機離開航母執行任務時，航母受到的浮力將變小(選填“變大”“變小”或“不變”)．(g取10 N/kg)
4.(物理學與工程實踐)輪船上的“吃水線”又被稱為滿載時的“吃水深度”，如圖所示．其中BDD表示北大西洋冬季線，R表示印度洋線，除此以外船體上還有“淡水線”“冬季海洋線”和“夏季海洋線”．
(1)船身上0號橫線表示“淡水線”，理由是輪船所受浮力不變，淡水的密度最小，輪船排開水的體積最大.
(2)輪船從海水中航行到淡水河流中時，所受浮力大小不變；輪船在碼頭邊卸下貨物后，受到的浮力將變小.(均選填“變大”“不變”或“變小”)
　★歸納總結
因為輪船始終漂浮，所以浮力始終等于重力，只有輪船重力發生變化時，浮力才會跟著變化．輪船航行于不同密度的水域時，浮力不變，其排開液體的體積與液體的密度成反比．
★知識點 浮力的應用——潛水艇
潛水艇(如圖所示)的工作原理是：通過向水艙排水或注水來改變其自身的重力，從而實現浮沉的．
1.如圖所示為同一艘潛水艇在水中上浮和下潛時的情景，其中潛水艇正在水中上浮的是甲(選填“甲”或“乙”)圖；潛水艇所處如圖甲、乙所示情景位置時，潛水艇所受的浮力分別為F甲、F乙，則F甲＝F乙(選填“＞”“＝”或“＜”)．
★解題指引 兩圖中潛水艇均浸沒在水中，所以V排＝V物．
1.有一潛水艇懸浮在水中，如圖所示．當用壓縮空氣把水艙中的水排出一部分時，潛水艇將上浮(選填“上浮”或“下沉”)．在未露出水面之前，潛水艇所受的浮力不變，露出水面的過程中，潛水艇所受的浮力變小(后兩空選填“變大”“變小”或“不變”)．
　★歸納總結
潛水艇浸沒在水中時，排開水的體積不變，所受的浮力不變；它是通過注、排水來改變其自身的重力，從而改變其浮力與自身的重力的關系來實現浮沉的．
★知識點 浮力的應用——熱氣球和飛艇
1.(科學思維)(2022 沈陽改編)如圖所示，飛艇充入氣體后，未裝貨物時重1.5×104 N，體積為1 500 m3.飛艇懸浮在空中時，飛艇的總重力和它受到空氣的浮力是一對平衡力(選填“平衡力”或“相互作用力”)．空氣密度按1.3 kg/m3計算，飛艇受到空氣的浮力大小為1.95×104N，貨物的質量為450kg.(g取10 N/kg)
2.(物理學與日常生活)(2022 葫蘆島模擬)如圖所示的熱氣球，其下方開口處燃燒液化氣，隨著熱氣球內部氣體溫度升高，熱氣球開始離地，徐徐升空，則熱氣球內的氣體密度變小，熱氣球所受浮力不變(以上兩空選填“變大”“變小”或“不變”)．體積為620 m3的熱氣球懸浮在空中時，熱氣球和乘客的總重是8 060N.(空氣密度保持1.3 kg/m3不變，g取10 N/kg)
　★歸納總結
1．飛艇通過充入密度小于空氣的氣體(一般是氦氣)，從而減小自身的重力．
2．熱氣球是通過加熱球囊內空氣來排出部分空氣，從而減小自身的重力．
★知識點 浮力的應用——密度計
1.將適量的橡皮泥粘在鉛筆的一端(能使鉛筆豎直浮在液體中)，這就制成了一個簡易密度計．將它分別置于甲、乙兩種液體中，靜止時的情景如圖所示．該密度計在兩種液體中都處于漂浮(選填“漂浮”或“懸浮”)狀態，在甲液體中受到的浮力等于在乙液體中受到的浮力，甲液體的密度小于乙液體的密度．(后兩空選填“大于”“小于”或“等于”)
2.如圖所示，把兩支完全相同的密度計分別放在甲、乙兩種液體中，它們受到的浮力分別為F甲和F乙，則F甲＝F乙；甲、乙兩種液體的密度分別為ρ甲和ρ乙，則ρ甲＜ρ乙；若兩種液體的深度相同，則兩種液體對容器底部的壓強p甲＜p乙．(均選填“＜”“＝”或“＞”)
　★歸納總結
1．密度計在不同液體中均漂浮，故F浮＝G物．
2．密度計受到的浮力F浮不變，根據F浮＝ρ液gV排，當液體密度越大時，V排越小，露出液面的部分就越多．所以液體密度越小，密度計“吃水越深”．
3．密度計的刻度數分布是上小下大．
【提能訓練】
1．(物理觀念)(2022 大連期末)浮力知識在生活中有非常多的應用，以下不屬于浮力應用的是(B)
A．熱氣球 B．飛機
C．潛水艇 D．輪船
2．(2022 山西模擬)如圖所示，為避免壓壞反射面板，在維修“中國天眼”時，用一個直徑固定的氦氣球將維修工人吊起，利用氦氣球的浮力抵消維修工人自身的大部分體重，減小對反射面板的壓力，甚至形成“零重力”，下列對維修過程描述正確的是(B)
A．“零重力”是指維修工人所受重力為零
B．“零重力”時浮力與總重力大小相等
C．上升時維修工人和氦氣球所受的浮力變大
D．下降時維修工人和氦氣球排開氣體所受的重力變小
3．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，下列判斷錯誤的是(C)
A．甲液體的密度比乙液體的密度小
B．這個密度計在兩液體中受到的浮力相等
C．在標記刻度時B的示數應比A小
D．適當增加配重鐵絲的質量可以提高密度計的靈敏度
4．(物理學與工程實踐)(2022 蘭州期末)如圖是我國最新自主研制的“海斗號”無人潛水器．最大下潛深度達10 767 m，總質量為35 t(未充水)，體積為60 m3，它是通過往水艙中充水和排水來控制其下潛和上浮的．求：(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)
(1)“海斗號”下潛到8 000 m后打開探照燈，通過觀測孔了解8 000 m處深海的秘密，假設觀測孔的面積為50 cm2，則觀測孔受到海水的壓力為多大？
(2)“海斗號”漂浮在海面上時所受海水的浮力(水艙中未充水)；
(3)“海斗號”從海面勻速下潛到8 000 m深海的過程中，最少需要往水艙中充入海水的質量．
5.(物理學與社會發展)(2022 中山期末)我國第二艘075型兩棲攻擊艦在上海某造船廠下水，該艦艦長250 m，寬30 m，具有4個直升機起降點，滿載排水量40 000 t．(海水密度取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)當075型兩棲攻擊艦行駛到某海域時，艦底受到海水的壓強為7.2×104 Pa，此時艦底所處的深度為多少？
(2)當075型兩棲攻擊艦滿載行駛在海面上時，其所受的浮力為多少？
(3)當一架質量為13 t的艦載直升機從075型兩棲攻擊艦的甲板上起飛后，兩棲攻擊艦排開水的體積變化了多少？
(

展開更多......

收起↑