資源簡介

9.3 物體的浮與沉
素養(yǎng)目標(biāo)
1.知道物體所受浮力時(shí)的三種狀態(tài)。
2.聯(lián)系二力平衡條件、力與運(yùn)動的關(guān)系,概括物體的浮沉條件。
3.理解物體的浮沉條件,且知道浮沉條件在生活中的應(yīng)用。
◎重點(diǎn):概括物體的浮沉條件,說出其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。
【預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)】
生活中的物理
懷丙和尚打撈鐵牛
　　宋朝的時(shí)候,有一回黃河發(fā)大水,沖斷了河中府城外的一座浮橋。黃河兩岸拴浮橋用的八只大鐵牛也被大水沖走,陷在了河底的淤泥里。洪水退了,浮橋得重修。可是笨重的鐵牛陷在河底,有哪個(gè)大力士能把它們一只一只撈起來呢 懷丙讓人準(zhǔn)備了兩只很大的木船,船艙里裝滿泥沙,劃到鐵牛沉沒的地方,用繩子的一頭牢牢地拴住鐵牛,把繩子的另一頭綁在兩只大船之間的架子上。然后,他讓人把船上的泥沙都鏟到黃河里去,隨著船逐漸上浮,鐵牛就從河底淤泥中被拉了出來。
【問題】懷丙打撈鐵牛的故事里蘊(yùn)含著什么奧秘 要完成這個(gè)任務(wù)需要掌握以下知識。
重點(diǎn)梳理
知識點(diǎn)一 物體的浮沉條件
1.浸沒在液體中的物體,由靜止釋放后:物體向上運(yùn)動,叫作 ;物體向下運(yùn)動,叫作 。
2.決定因素:浸沒在液體中的物體,其浮沉主要取決于它所受到的 力和 力的大小關(guān)系。
3.浮沉條件:浸沒的物體只受重力和浮力時(shí),(1)當(dāng)浮力 重力時(shí),物體上浮;(2)當(dāng)浮力 重力時(shí),物體下沉;(3)當(dāng)浮力 重力時(shí),物體處于懸浮或漂浮狀態(tài)。
對點(diǎn)自測
1如圖所示,用手把一個(gè)圓柱體物塊浸沒在水中。物塊的上表面受到水的壓力大小為14.7 N,它的下表面受到水的壓力大小為20.5 N,物塊受到的浮力大小為 N;若物塊重為8 N,放手后這個(gè)物塊將 (選填“上浮”、“懸浮”或“下沉”)。
【參考答案】
知識點(diǎn)一
1.上浮 　下沉
2.浮　重
3.大于　小于　等于
對點(diǎn)自測
1.5.8　下沉
知識點(diǎn)二 浮沉條件的應(yīng)用
1.密度計(jì):是測量液體 的工具,它所受的浮力總是 它受到的重力。
2.鹽水選種:把種子放在濃度適宜的鹽水中,干癟、蟲蛀的種子會上浮直至漂浮(ρ鹽水 ρ種子),而飽滿的種子則下沉到容器底部(ρ鹽水 ρ種子)。
3.潛水艇:潛水艇的 是不能改變的,浸沒在水中所受的浮力 ,只能靠改變 來實(shí)現(xiàn)上浮和下潛,因?yàn)闈撍蓚?cè)裝有水艙,通過往水艙中加水或排水,改變 達(dá)到浮沉的需要。
4.熱氣球:通過充入或放出氣體的多少來改變氣囊的 ,從而改變氣球所受的 ,實(shí)現(xiàn)它們在空中的上浮、下沉或懸浮。
對點(diǎn)自測
2有一潛水艇懸浮在水中,如圖所示。當(dāng)用壓縮空氣把水艙中的水排出一部分時(shí),潛水艇將
(選填“上浮”或“下沉”)。在未露出水面之前,潛水艇所受的浮力將 ,露出水面的過程中,潛水艇所受浮力 。(后兩空均選填“變大”、“變小”或“不變”)
【參考答案】
知識點(diǎn)二
1.密度　等于
2.>　<
3.體積　不變　自身的重力　自身的重力
4.體積　浮力
對點(diǎn)自測
2.上浮　不變　 變小
【合作探究】
任務(wù)驅(qū)動一 探究物體的浮沉條件
提出問題:物體的浮與沉是由什么因素決定的
猜想假設(shè):物體在液體中受到浮力和重力作用,力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,因此物體的浮與沉可能是物體受到的浮力和重力的大小關(guān)系決定的。
實(shí)驗(yàn)器材:燒杯、帶有瓶蓋的小玻璃瓶、水等。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):由于小玻璃瓶浸沒在水中后,它受到的浮力不變,為了使小玻璃瓶實(shí)現(xiàn)上浮、下沉和懸浮,可以改變瓶中水的多少來實(shí)現(xiàn)。
實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)改變小玻璃瓶中的水量,使其懸停在燒杯的水中,分析比較此時(shí)小玻璃瓶的受力情況。
(2)倒掉玻璃瓶中的水,把瓶子壓入水中浸沒,然后松手,觀察小玻璃瓶的運(yùn)動情況。
(3)將瓶子裝滿水,使其浸沒在水中,松手后,觀察小玻璃瓶的運(yùn)動情況。
交流與評估:
(1)對實(shí)驗(yàn)步驟(1)中瓶子進(jìn)行受力分析。
(2)實(shí)驗(yàn)步驟(2)中的現(xiàn)象是什么 對比(1)分析玻璃瓶受力情況。
(3)實(shí)驗(yàn)步驟(3)中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么 分析此時(shí)玻璃瓶受力情況。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:浸沒在液體中的物體,其浮沉主要取決于它所受到的 的大小關(guān)系。當(dāng)浮力大于重力時(shí),物體 ,最終狀態(tài)是 ;當(dāng)浮力小于重力時(shí),物體 ,最終狀態(tài)是 ;當(dāng)浮力等于重力時(shí),物體處于 狀態(tài)。
【參考答案】
任務(wù)驅(qū)動一
(1)答:玻璃瓶懸浮,由二力平衡條件可知,此時(shí)浮力等于重力,即F浮=G。
(2)答:小玻璃瓶上浮,此時(shí)玻璃瓶受重力和浮力,且F浮>G。
(3)答:小玻璃瓶下沉,此時(shí)它受重力和浮力,且F浮實(shí)驗(yàn)結(jié)論:浮力和重力　上浮　漂浮　下沉　沉底　懸浮
任務(wù)驅(qū)動二 制作簡易的密度計(jì)
實(shí)驗(yàn)器材:均勻圓玻璃管、一些小鉛丸、天平、刻度尺、燒杯、水、其他液體等。
實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)如圖所示,在一端封閉的均勻圓玻璃管中裝入適量的小鉛丸,制成一支密度計(jì)。
(2)用調(diào)節(jié)好的天平測出裝了鉛丸的玻璃管總質(zhì)量為m。
(3)用刻度尺測出玻璃管的直徑d,將它浸入水中,用刻度尺測出它在水中的深度h,在玻璃管上畫上純水的密度值線A;
　　(4)將該密度計(jì)浸入另一種液體中,測出它在液體中的深度H。
交流與評估:
(1)在玻璃管中裝入適量的小鉛丸的目的是什么
(2)設(shè)純水密度為ρ,玻璃管底面直徑為d。請用已知的物理量推導(dǎo)出h的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
　　(3)該密度計(jì)的刻度均勻嗎 說出你的理由。
(4)若把密度計(jì)放在密度為0.8×103 kg/m3 的酒精中,液面的位置在A刻度線的上方還是下方
(5)為了提高該密度計(jì)的精確程度,請你寫出一條改進(jìn)措施。
【參考答案】
任務(wù)驅(qū)動二
(1)答:使密度計(jì)能在液體中豎直漂浮。
(2)答:玻璃管底面直徑為d,則玻璃管的底面積S=,此時(shí)密度計(jì)受到的浮力F浮=ρgV排=ρgh,因物體漂浮時(shí)受到的浮力和自身的重力相等,即F浮=G物,ρgh=mg,則h=。
(3)答:當(dāng)密度計(jì)漂浮在密度為ρ液的液體中時(shí),因密度計(jì)始終漂浮,它受到的浮力不變,所以,F浮=F浮液,即ρgh=ρ液gH,則H=h,由表達(dá)式可知,H和ρ液是反比例函數(shù),所以這種密度計(jì)的刻度是不均勻的。
(4)答:因ρ水>ρ酒精=0.8×103kg/m3,所以,由H=h可知,H>h,則該密度計(jì)放在酒精中,液面的位置在A刻度線的上方。
(5)答:為了使測量結(jié)果更準(zhǔn)確,應(yīng)使簡易密度計(jì)上兩刻度線之間的距離大一些,由ΔV=V排1-V排2=SΔh可知,要使Δh變大,減小S即可,具體做法是用更細(xì)的玻璃管做密度計(jì)。
任務(wù)驅(qū)動三 學(xué)以致用
你知道懷丙打撈鐵牛的奧秘了嗎 　
【參考答案】
任務(wù)驅(qū)動三
答:船里的泥沙漸漸減少,船的重力變小,浮力大于重力時(shí),船身也慢慢向上浮起,拴鐵牛的繩子越繃越緊,船靠著水的浮力,把鐵牛從淤泥里一點(diǎn)兒一點(diǎn)兒地往上拔。船上的泥沙鏟光了,鐵牛也離開了河底。

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