資源簡介 (共56張PPT)第九章 浮 力第四節 物體的浮與沉八年級 全一冊義務教育物理課程標準實驗教科書編寫組 編著上??茖W技術出版社目錄導航物體的浮沉條件浮沉條件的應用作業解析課堂總結提升訓練第四節 物體的浮與沉物體的浮沉條件一一、物體的浮沉條件1. 物體在液體中的三種狀態物體在液體中最后靜止時,有三種狀態:漂浮、懸浮、沉底.漂浮懸浮沉底潛水艇在深海水中靜止石塊在水中沉底一、物體的浮沉條件1. 探究物體的浮沉條件【實驗原理】力和運動的關系、二力平衡。【實驗器材】水槽、水 、玻璃瓶。【實驗與現象】(1)把擰緊蓋子的空玻璃瓶浸沒于水中,然后松手,觀察玻璃瓶的運動情況,發現上浮至漂浮在水面上。(2)把裝滿水并擰緊蓋子的玻璃瓶浸沒于水中,然后松手,觀察玻璃瓶的運動情況,發現下沉至容器底部。(3)通過增減玻璃瓶內的水量,把裝適量水并擰緊蓋子的玻璃瓶浸沒于水中,然后松手,可以使玻璃瓶既不上浮也不下沉,即靜止在水中(懸?。?。一、物體的浮沉條件【實驗分析】我們知道力是改變物體運動狀態的原因,浸沒在液體中的物體,受到兩個力的作用:一個是豎直向下的重力G;另一個是豎直向上的浮力F浮。物體在液體中是上浮還是下沉,取決于二者之間的大小關系。GF浮一、物體的浮沉條件【實驗分析】(1)玻璃瓶上浮至漂浮在水面上的過程。玻璃瓶浸沒在水中,若浮力F浮大于G,則玻璃瓶會上?。?最終漂浮。漂浮時,受到重力G與浮力F浮 的作用,根據二力平衡條件知,這兩個力是一對平衡力F浮=G.F浮G一、物體的浮沉條件【實驗分析】(2)玻璃瓶下沉至容器底部的過程。玻璃瓶浸沒在水中,若浮力F浮小于重力G,則玻璃瓶會下沉,最終靜止在底部。沉底時,受到重力G、浮力F浮 與支持力的作用,這三個力平衡:F浮=G-F支F支F浮G一、物體的浮沉條件【實驗分析】(3)玻璃瓶懸浮時。玻璃瓶浸沒在水中,若浮力F浮等于重力G,則會懸浮,靜止在水中。懸浮時,受到重力G與浮力F浮 的作用,根據二力平衡條件知,這兩個力是一對平衡力 F浮=G.F浮G一、物體的浮沉條件2. 物體的浮沉條件浸沒在液體中的物體,當浮力大于重力時,物體上?。划敻×π∮谥亓r,物體下沉;當浮力等于重力時,物體處于懸浮狀態。一、物體的浮沉條件3. 比較密度的大小判斷物體的浮沉(1)比較物體密度ρ物與液體密度ρ液的大小關系也可以判斷物體的浮沉。當物體浸沒在水中時,受到重力G與浮力F浮兩個力的作用。浮力的大?。篎?。溅岩篻V排重力的大小:G=m物g=ρ物gV物浸沒在水中時:V排=V物F浮G一、物體的浮沉條件浮力的大?。篎?。溅岩篻V排重力的大小:G=m物g=ρ物gV物根據浮力和重力的關系推導:F浮G①若F浮>G,即ρ液gV排>ρ物gV物,得 ρ液>ρ物,物體上?。?br/>②若F浮=G ,即ρ液gV排 = ρ物gV物,得ρ液=ρ物, 物體懸?。?br/>③若F浮一、物體的浮沉條件(2)物體的浮沉與密度大小有關的實例:冰山漂浮在水面物體沉底①漂浮: ρ冰<ρ水②懸浮: ρ雞蛋=ρ液體③沉底: ρ物體>ρ水一、物體的浮沉條件若F?。綠,則上浮若F浮=G, 則懸浮若F浮若ρ液>ρ物,則上浮若ρ液=ρ物, 則懸浮若ρ液<ρ物, 則下沉4. 總結判斷物體浮沉的兩種方法比較浮力和重力的大小比較物體密度和液體密度一、物體的浮沉條件【例題1】如圖所示,將一枚雞蛋放在一杯鹽水中,雞蛋剛好處于懸浮狀態,往杯中緩慢加入純凈水并適當攪拌,則在此過程中下列判斷正確的是( )A.雞蛋將下沉,所受浮力在減小B.雞蛋將下沉,所受浮力在增大C.雞蛋將上浮,在未露出水面之前,所受浮力不變D.雞蛋將保持懸浮,所受浮力不變A依題意得,雞蛋在鹽水中,剛好懸浮,則雞蛋的密度等于鹽水的密度;在鹽水中加水,鹽水的密度減小,小于雞蛋的密度,則雞蛋將下沉,雞蛋排開鹽水的體積不變,由F浮=ρ液gV排得,雞蛋所受浮力在減小,故A正確,BCD錯誤。所以選A.一、物體的浮沉條件【例題2】如圖所示,碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,下列說法正確的是( ?。?br/>A.碗沉入水底時比漂浮在水面上時的浮力小B.碗沉入水底時受到的浮力等于它的重力C.碗沉入水底時比漂浮時所受的浮力變大了D.碗沉入水底時容器底部受到水的壓強變大了A一、物體的浮沉條件ABC.碗沉入水底時,碗受到的浮力小于碗的重力;碗漂浮時,碗受到的浮力等于碗的重力,由于重力不變,所以碗漂浮時受到的浮力大于碗沉入水底時受到的浮力,故A正確,BC錯誤;D.碗漂浮時受到的的浮力大于碗沉入水底時受到的浮力,則碗漂浮時排開水的體積大于碗沉入水底時排開水的體積,即碗漂浮時容器中水的深度較大,根據p=ρgh可知,碗沉入水底時容器底部受到水的壓強變小了,故D錯誤。所以選A.浮沉條件的應用二二、浮沉條件的應用(1)改變浮力的方法取一枚新鮮雞蛋,放在清水中,觀察它在水中沉浮的情況。向水中慢慢加些鹽,并輕輕攪拌,觀察雞蛋的運動情況;再加些清水,觀察會發生什么現象?水 濃鹽水現象:雞蛋放在清水中先是沉底;加鹽后,雞蛋上浮直至漂浮在水面上;再加清水后,雞蛋又下沉直至沉底。分析:雞蛋受到的重力不變,加鹽或加水時,液體的密度發生變化,根據阿基米德原理可知,雞蛋受到的浮力變化,狀態會發生變化。1. 增大或減小浮力的方法二、浮沉條件的應用演示實驗——《鹽水浮雞蛋》二、浮沉條件的應用結論:通過改變液體的密度,可以改變浮力的大小,從而改變物體的浮沉狀態。根據阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,物體受到的浮力大小是由液體密度和排開液體的體積決定的,因此增大或減小浮力應從這兩方面入手。(2)增大浮力的兩種方法①增大液體密度:如水中加鹽后,可使沉底的雞蛋浮起來;②增大物體排開液體(或氣體)的體積:如鋼鐵制成的輪船、氫氣球等。二、浮沉條件的應用(3)減小浮力的兩種方法①減小液體的密度如往鹽水中加清水,可以使漂浮的雞蛋下沉至水底。②減小物體排開液體(或氣體)的體積如飛艇降落時,通過將輔助氣囊中的氣體放出,使飛艇排開空氣的體積減小,從而減小空氣浮力,使飛艇降落(可認為飛艇放氣后,所受重力不變)。二、浮沉條件的應用(1)原理:密度計放在液體中都是漂浮的,因此受到的浮力始終等于它受到的重力,F浮=G,且不變。根據 F浮=ρ液gV排可知,F浮不變,把它放在密度比較大的液體里,它浸入液體的體積小,上浮一些;把它放在密度比較小的液體里,浸入液體的體積就大,下沉一些。密度計的刻度不均勻,從下往上的示數是越來越小的。(2)金屬粒的作用:密度計玻璃管中金屬粒的作用是降低重心,提高密度計的穩定性,使密度計在液體中能夠保持豎直狀態。1. 密度計二、浮沉條件的應用1. 鹽水選種在農業生產中,通過鹽水選種可選出飽滿、結實的種子,從而促進農作物產量的提高。農民采用鹽水浸泡法來選種時,把種子放入濃度適宜的鹽水中,干癟、蟲蛀的種子就會上浮直至漂浮,而飽滿的種子則下沉到容器底部。請你說說這是為什么。工作原理:根據浮沉條件,當物體的密度比液體的密度大時,物體將下沉,反之,則漂浮。鹽水選種就是這個道理,不飽滿的種子密度小于鹽水的密度則漂浮,而飽滿的種子密度大于鹽水的密度則下沉。二、浮沉條件的應用(1)潛水艇的沉浮原理因為潛水艇浸沒在水里時,排開水的體積不變,根據阿基米德原理F浮=ρ液gV排 可知,所受浮力基本不變,所以只能靠改變自身重力實現浮沉的。潛水艇能潛入水下航行,進行偵查和襲擊,隱蔽性強,是一種很重要的軍用艦艇。2. 潛水艇二、浮沉條件的應用(2)潛水艇的浮沉分析①下潛時,在兩側的水艙內充入水,艇重增大,重力大于浮力,潛艇就會下沉。②當水艙充水,潛水艇重等于同體積的水重時,它可以懸浮在水中。③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。實際航行時,上浮和下潛過程中潛水艇總要開動推進器加快上浮和下潛的速度。二、浮沉條件的應用3. 熱氣球(1)熱氣球工作原理通過改變氣袋內氣體體積和密度實現升降。例如,節日放飛的氣球、攜帶氣象儀器的高空探測氣球,充的是氫氣或氦氣;體育、娛樂活動用的熱氣球,充的是被燃燒器加熱而體積膨脹的熱空氣。(2)工作過程①調大火焰上升:空氣溫度升高,熱脹,部分氣體被排出,重力小于浮力;② 調小火焰下降:空氣溫度降低,冷縮,外面的空氣進入球體,重力大于浮力。二、浮沉條件的應用(1)工作原理:內部充有密度小于空氣的氣體(如氫氣 、氮氣或熱空氣),利用空氣浮力升空。(2)工作分析:通過改變自身體積,從而改變排開氣體的體積實現上升和下降。4. 飛艇20世紀20~30年代,飛艇曾盛極一時,用來進行軍事偵察、轟炸敵方目標或作為空中交通工具。后來連續發生了幾次氣囊中氫氣爆炸的事故。飛行速度有不及飛機,便逐漸被飛機取代。近年來由于能源危機,且可以用不會爆炸的氦氣代替氫氣,人們對飛艇又重新重視起來。二、浮沉條件的應用(1)輪船的漂浮原理把輪船做成“空心”體后放在水里,雖然它所受的重力沒有改變,但是排開的水較多,因而受到較大的浮力,所以能漂浮在水面上。(2)輪船的排水量①表示輪船的大小,指輪船裝滿貨物時排開水的質量,等于輪船和貨物的總質量。如一艘輪船,它的排水量是1×104 t,說明此船滿載時,貨物質量和船身質量之和為1×104t。m排= m船+ m物5. 輪船②理論推導:輪船的排水量等于船和貨物的總質量因為輪船漂浮,所以浮力與輪船的總重力是一對平衡力 F浮=G物船根據阿基米德原理,浮力等于排開水的重力: F浮=G排水所以輪船排開水的重力等于總的重力: G排水= G物船m排水=m物船 即輪船的排水量等于等于輪船和貨物的總質量。舷號17的國產第一艘航空母艦“山東艦”,滿載排水量為6.5萬噸。表示航空母艦滿載時,航空母艦的質量和全部其他艦載物體(例如艦載機、武器、彈藥、物資等等)的質量之和是6.5萬噸。二、浮沉條件的應用二、浮沉條件的應用【例題3】如圖所示,用同一支密度計分別測量甲、乙兩種液體的密度,下列說法正確的是( ?。?br/>A.密度計在乙液體中所受的浮力大B.乙液體的密度大于甲液體的密度C.密度計上的刻度值上大下小D.密度計在甲、乙兩種液體中所受的浮力相等D二、浮沉條件的應用AD.因為同一支密度計在甲、乙兩種液體中都是漂浮,根據物體的浮沉條件可知,在甲、乙兩種液體中浮力都等于重力,即浮力相等,故A錯誤,D正確;B. 根據F浮=ρ液體gV排, 因為V乙排>V甲排, 所以密度ρ甲> ρ乙,故B錯誤;C.由B知,甲所示的刻度大于乙圖所示的刻度,所以密度計的刻度是上小下大,故C錯誤。所以選D。二、浮沉條件的應用【例題4】如圖所示,利用潛水艇悞型,探究潛水艇在水中如何實現浮沉。下列說法中正確的是( )A.潛水艇能上浮或下沉是通過改變浮力實現的B.若要讓懸浮的模型上浮應使模型中進水C.用打氣筒向模型中打氣模型上浮D.模型浸沒后繼續下沉的過程中受到的浮力變大C二、浮沉條件的應用A.潛水艇的上浮和下沉是通過改變自身重力實現的,故A錯誤;B.模型原來處于懸浮狀態,說明F浮=G,若想要模型上浮,需要增大浮力或者減小重力,題中“使模型中進水”重力增加,不符合,故B錯誤;C.根據B中解析可知,題中“向模型中打氣”使得V排變大,則浮力變大,此時浮力大于重力,模型會上浮,故C正確;D.模型浸沒后,下沉過程中排開液體的體積不變,所以模型的浮力不變,故D錯誤。所以選C。課堂總結三三、課堂總結(1)若F浮>G,則上?。ㄆrF浮=G);若F浮=G, 則懸浮;若F浮若ρ物<ρ液,則上??;若ρ物=ρ液,則懸??;若ρ物>ρ液,則下沉.密度計是漂浮的,受到的浮力等于重力且不變.種子密度小于鹽水密度上??;反之,沉底.是靠改變自身的重力,實現上浮和下潛的.氣球通過改變氣袋內氣體體積和密度實現升降。飛艇內部充有密度小于空氣的氣體,利用空氣浮力升空.①輪船靠挖“空心”的方法增大浮力.②排水量:輪船滿載時,排開水的質量.物體的浮與沉物體的浮沉條件浮沉條件的應用比較力比較密度熱氣球和飛艇鹽水選種輪 船密度計潛水艇三、課堂總結(3)——浮沉條件總結作業解析四1. 將同一物體放入密度不同的液體中,其浮沉情況不同。通過比較物體密度與液體密度的大小,可判斷物體的浮沉情況,請推導出用物體的密度與液體的密度表示的浮沉條件。四、作業解析物體浸沒在液體中時,所受浮力F浮=ρ液gV排,物體的重力G=mg=ρ物gV物,因為浸沒,所以V排=V物。當ρ物<ρ液時,則F?。綠,故物體上?。?br/>當ρ物>ρ液 時,則F?。糋時,故物體下沉;當ρ物=ρ液時,則F浮=G時,故物體懸?。?br/>2. 一個小球,在水中能漂浮。如果把它放入酒精中,小球 ( )A. 一定會上浮 B. 一定會懸浮C. 一定會下沉 D. 條件不足,無法判斷小球能在水中漂浮,說明小球的密度小于水的密度.而酒精的密度小于水的密度,只能判斷出球與酒精的密度均小于水。如果球的密度小于酒精的密度,那么球漂??;如果球的密度大于酒精,那么下沉;如果球的密度等于酒精的,那么懸浮在酒精中。綜上所述條件不足,無法判斷。 故選D.四、作業解析D3. 如圖所示,三個完全相同的玻璃缸裝滿了水,其中圖(a)只有水,圖(b)水中漂浮著一只玩具小鴨子,圖(c)水中漂浮著同樣材料的玩具大鴨子。若把三個缸放到臺秤上稱量,它們的質量大小如何?若兩只玩具鴨子的材料(密度)不同,但仍漂浮在水中,則再稱量三個缸的質量時,它們的大小又如何?四、作業解析四、作業解析因為鴨子漂浮,根據二力平衡條件知,所受浮力等于鴨子自身的重力;根據阿基米德原理可知,鴨子所受浮力等于它排開的水所受的重力,所以鴨子排開的水所受的重力等于鴨子自身的重力。由于玻璃缸裝滿了水,所以鴨子排到缸外面的水的質量等于鴨子自身的質量。三個玻璃缸的總質量相同,所以把它們分別放在臺秤上,則臺秤的示數相同,即它們的質量一樣大。若兩只玩具鴨子的材料(密度)不同,但仍漂浮在水中,則再稱量三個缸的質量時,根據上面的分析可知,它們的大小仍然相同。4. 航空母艦是艦載機的母艦。當航空母艦上的艦載機飛離航空母艦后,航空母艦所受的浮力將如何變化?四、作業解析航母漂浮在水面上,受到的浮力等于它的總重力,當航母的艦載機從甲板上起飛后,航母受到的總重力變小,所以,航母受到的浮力變小。5. 請選擇材料,按照自己的設計,折疊一個紙船,并寫出制作過程。與同學討論交流,看看自己制作的紙船與同學制作的紙船的異同。四、作業解析略。6. 救生圈是一種水上救生設備。查閱資料,了解救生圈的材料、性能及用途。四、作業解析1. 材料和性能:救生圈的主要材料包括軟木、泡沫塑料和密度較小的輕型材料。這些材料具有較低的密度,能夠在水中保持浮力,確保使用者能夠浮在水面上。此外,救生圈通常還會使用閉孔型發泡材料(如聚苯乙烯)和玻璃纖維布,外面包裹帆布并涂刷數層油漆,以提高其耐用性和浮力 。2. 用途:救生圈的主要用途是提供浮力,幫助落水者在水中保持浮在水面上,防止溺水。具體用途包括: 船員和旅客的安全保障 :在船舶上配備救生圈,以便在人員落水時能夠及時救助 。1.熱氣球怎樣下降呢?答:當對熱氣球內的空氣加熱時,球內的空氣密度減小,熱氣球在空氣中受到的浮力大于熱氣球的重力,熱氣球將上升,當熱氣球內的空氣冷卻時,熱氣球在空氣中受到的浮力小于熱氣球的重力,熱氣球將下降,故通過改變熱氣球的自身重力實現上升和下降的。四、作業解析2. 氫氣球為什么能上升 答:氫氣球能夠上升的主要原因是氫氣的密度比空氣小,導致氫氣球受到的浮力大于其自身重力。 氫氣的密度遠小于空氣的密度,因此充滿氫氣的氫氣球在空氣中會受到一個向上的浮力。根據阿基米德原理,物體在液體或氣體中所受的浮力等于它排開的液體或氣體的重力。由于氫氣的密度小,氫氣球排開的空氣重力大于其自身重力,因此氫氣球會上升 。此外,氫氣球上升的具體過程可以這樣理解:氫氣球在空氣中受到的浮力等于同體積空氣的重量,由于氫氣的密度遠小于空氣,因此氫氣球受到的浮力大于其自身重力,導致氫氣球上升 。四、作業解析提升訓練五五、提升訓練1. 一個小球所受的重力為10N,將它浸沒在水中時,所排開的水的重力為20N。那么小球浸沒時受到的浮力大小為_____ N,放開手后,物體將______(填“上浮”“下沉”“懸浮”),最終小球的浮力為______N。由題知,小球浸沒在水中,小球排開的水重為20N。由阿基米德原理知F浮=G排=20N又因為G球=10N,F?。綠球,則放手后小球將上浮,最終漂浮在液面上,根據浮沉條件條件可知,此時小球受到的浮力等于重力 F′浮=G球=10N1020上浮五、提升訓練2. 如圖所示,在家庭小實驗中,某同學想讓沉底的雞蛋漂浮在水面上,下列操作可行的是( )A.向杯子中加鹽 B.向杯子中加水C.倒出少量的水 D.輕輕搖晃杯子A.要使沉底的雞蛋漂浮在水面上,雞蛋的重力不變,需增大浮力。根據F浮=ρ液gV排可知,雞蛋的體積不能改變,所以可以增大液體的密度,故向杯子中加鹽,故A符合題意;BCD.向杯子中加水、倒出少量的水、輕輕搖晃杯子,都不能改變液體的密度,也就不能改變浮力,所以不能雞蛋漂浮在水面上,故BCD不符合題意。A故選A.五、提升訓練3. 鹽水選種是一種常用的選種方法,將待選的種子放入濃度適當的鹽水中,良種沉入水底、次種則漂浮于水面,如圖甲所示。農民為了方便檢驗自制的鹽水濃度是否合適,在一端封閉的吸管內放入一些鐵砂制成了簡易密度計。首先將密度計放入標準鹽水中,在吸管上標出水面的位置,如圖乙所示,再將密度計放入自制的鹽水中,如圖丙所示。下列說法正確的是( ?。?br/>DA.良種的密度小于次種的密度B.圖丙中密度計所受的浮力大于圖乙中密度計所受的浮力C.圖丙中的自制鹽水需要通過加水配成標準鹽水D.若只換用更細的吸管制作密度計可以提高密度計的測量精度五、提升訓練A.良種沉入水底,說明良種的密度大于水的密度;次種漂浮于水面,說明次種密度小于水的密度;故良種密度大于次種密度,故A錯誤;B.圖乙和圖丙中,密度即都處于漂浮狀態,所受浮力都等于自身重力,重力不變,浮力不變,所以圖丙中密度計所受的浮力等于圖乙中密度計所受的浮力,故B錯誤;C.圖丙與圖乙比較,浮力相等,密度計浸入液體的體積較多,排開液體體積較大,根據F浮=ρ液gV排可知丙中液體密度較小,所以應往丙中加鹽增加鹽水的密度,達到標準鹽水的密度,故C錯誤;D.換用更細的吸管制作密度計,在排開液體體積相同的情況下,密度計浸入水的深度變化比較大,可以提高測量精度,故D正確。故選D.五、提升訓練4. 某一木塊的體積為200cm3,密度為0.8×103kg/m3。把它浸沒在水中后放手,為什么木塊不能懸浮在水中?木塊最終漂浮在水面上靜止時,浸在水中的體積有多大?①物體懸浮在液體中的條件是物體的密度等于液體的密度,而木塊的密度小于水的密度,所以它不能懸浮在水中,最終會漂浮在水面上。②木塊最終漂浮在水面上靜止時,F浮=G木塊ρ水gV排 = ρ木塊gV木塊1.0×103kg/m3×V排=0.8×103kg/m3×200cm3 V浸= V排=160cm3五、提升訓練5. 體積為120cm3的一塊固體,重1.8N,放在密度為1.1×103kg/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?①因為完全浸沒時物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。②固體受到的浮力: F浮=ρ鹽水gV排= 1.1×103kg/m3 ×120 =1.32N容器底部對它的支持力 F支=G–F浮=1.8N-1.32N=0.48N五、提升訓練6. 2022年5月15日凌晨1點26分,中國自主研發的“極目一號”Ⅲ型浮空艇從海拔4300m的科考營地順利升空,4點40分達到海拔9032m,超過珠峰8848.86m的高度,創造了浮空艇大氣科學觀測的世界紀錄。(1)已知海拔4300m處的空氣密度約0.8kg/m3。該浮空艇在營地升空前體積達9060m3,此時浮空艇受到的浮力大小約為________N;(2)“極目一號”浮空艇內部有三層:上層裝有氦氣(相同條件下氦氣密度比空氣小得多),中間隔開,下層是空氣。當懸于空中的浮空艇需要______(填“上浮”或“下降”)的時候,可以用上層的氦氣排出下層的部分空氣,以此改變自身重力,同時使整個浮空艇的壓差在安全范圍內。7.25×104上浮五、提升訓練(1)該浮空艇在營地升空前受到的浮力大小約(2)由于氦氣密度比空氣小得多,當用上層的氦氣排出下層的部分空氣時,自身重力減小,由于懸于空中的浮空艇受到的浮力等于重力,所以,此時浮力會大于重力,合力的方向豎直向上,故浮空艇會上浮。 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫