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(共46張PPT)
第十章 流體的力現(xiàn)象
10.4 沉與浮
問蒼茫大地，誰主沉浮？
1
知識點
物體的沉浮條件
F浮
G
懸浮：F浮 = G
（靜止?fàn)顟B(tài)）
F浮
G
F浮
G
上浮： F浮＞G
漂浮：F浮 = G
F浮
G
下沉:F浮＜G
沉底：F浮+FN=G
FN
1
知識點
物體的沉浮條件
靜止
懸浮
G物=F浮
G蛋
F浮
1
知識點
物體的沉浮條件
G物= ρ物 V物g
F浮= ρ液 V排g
V物= V排
ρ液 = ρ物
1
知識點
物體的沉浮條件
v
靜止
上浮
漂浮
G物G物=F浮
G蛋
G蛋
F浮
F浮
v
下沉
G物>F浮
G蛋
F浮
ρ液＞ ρ物
ρ液＜ ρ物
1
知識點
物體的沉浮條件
狀態(tài) 上浮 漂浮 懸浮 下沉 沉底
力學(xué)特征
運動狀態(tài) 向上加速（非平衡狀態(tài)） 靜止 靜止 向下加速（非平衡狀態(tài)） 靜止
密度關(guān)系 運動后的最終狀態(tài) 漂浮（靜止） 沉底（靜止） 圖像
1
知識點
物體的沉浮條件
例. 有質(zhì)量為30kg、體積為8×10-3m3的物體不慎掉入水中，一名潛水員下水打撈它。請用兩種方法來判斷物體的沉浮。（取g=10N/kg）
判斷沉與浮的兩種方法
（1）方法一：比較物體所受的浮力和重力；
（2）方法二：比較物體物體密度和液體的密度；
1
知識點
物體的沉浮條件
物體漂浮的相關(guān)計算
例. 有一個圓柱形容器內(nèi)裝有適量的水，如圖所示。把一個質(zhì)量為4kg的正方體物塊A放入水中，當(dāng)物塊A靜止時有一半浸入水中，已知水的密度為1.0×103kg/m3，求：
（1）物塊受到的浮力；
（2）物塊的密度；
（1）物塊漂浮，根據(jù)漂浮條件，物塊受到的浮力
=G=mg=4kg×10N/kg=40N
1
知識點
物體的沉浮條件
物體漂浮的相關(guān)計算
例. 有一個圓柱形容器內(nèi)裝有適量的水，如圖所示。把一個質(zhì)量為4kg的正方體物塊A放入水中，當(dāng)物塊A靜止時有一半浸入水中，已知水的密度為1.0×103kg/m3，求：
（1）物塊受到的浮力；
（2）物塊的密度；
（2）
因為物塊一半浸入水中，所以=2=
===
牛刀小試
2. 浸沒在水中的空心鋁球重4.9N，體積0.7×10-3m3，則它受到的浮力是_____N，它在水中將_____（選填“上浮”、“下沉”、“懸浮”）。（g取10N/kg）
1. 一個重0.6N的雞蛋放鹽水中，排開鹽水的重力是0.5N，則雞蛋所受的浮力為____N，雞蛋在鹽水中處于_____（選填“漂浮”、“懸浮”、“沉底”）狀態(tài)，雞蛋與鹽水的密度關(guān)系為ρ雞蛋____ρ鹽水（選填“＞”“＜”或“=”）。
0.5
沉底
＞
7
上浮
牛刀小試
3. 如圖所示，小芳用手將重1.5N，體積為1.6×10-4m3的蘋果逐漸壓入水中，直到蘋果剛好浸沒，此過程中水對容器底部的壓強將_____（填“增大”“減小”或“不變”），松手后蘋果將____（填“上浮”“懸浮”或“下沉”），最后靜止時，蘋果受到的浮力大小為______N。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
增大
上浮
1.5
牛刀小試
4. 如圖所示，將重為6N的木塊放入燒杯中，靜止時木塊所受浮力的大小為_____N，若向水加入適量的鹽，木塊靜止時，所受浮力______，木塊排開水的體積_______。（后兩空選填“變大”、“變小”或“不變”）
6
不變
變小
牛刀小試
5. 甲、乙、丙、丁是四個體積、形狀相同而材料不同的球，把它們投入水中靜止后情況如圖所示，它們中受到浮力大小關(guān)系是：__________________________，甲、乙、丙、丁密度關(guān)系是________________________________。
＜==
＜
牛刀小試
6. 兩只完全一樣的大燒杯分別裝有相同質(zhì)量的水和濃鹽水，將兩個質(zhì)量完全相同的蘋果分別放入其中，靜止時蘋果的狀態(tài)如圖所示。則兩蘋果排開液體的體積V甲____V乙，兩蘋果所受的浮力F甲____F乙，水和濃鹽水對杯底的壓強p甲____p乙。（以上三空選填“＞”“＜”或“=”）
＞
=
＜
牛刀小試
7.水平面上有兩個相同的杯子，分別裝不同的液體，將同一個小球A分別浸沒在兩杯液體中，松手后小球A在甲杯中上浮，在乙杯中下沉，靜止時，如圖所示，此時兩杯中液面相平，則小球受到的浮力F甲____F乙，兩杯底受到液體的壓強p甲____p乙。（選填“＞”、“=”或“＜”）
＞
＞
牛刀小試
8. 將兩個質(zhì)量相同的橡皮泥做成實心球形和碗形，分別放入相同的甲、乙兩杯水中，靜止時如圖所示，橡皮泥的密度____（選填“大于”“小于”或“等于”）水的密度，甲杯中橡皮泥所受的浮力_____（選填“大于”“小于”或“等于”）乙杯中橡皮泥所受的浮力，_____杯中水面升高得多。
大于
小于
乙
牛刀小試
9. 如圖所示，質(zhì)量相等的甲、乙兩球分別懸浮、漂浮在水中。如果再向水中加入少量的食鹽，待兩球靜止后，下列關(guān)于甲、乙兩球的說法正確的是（　　）
A．甲球受到的浮力變大
B．乙球浸在水中的體積減小
C．甲球受到的浮力大于重力
D．乙球受到的浮力大于重力
B
牛刀小試
10. 吃過中飯后，小文做了一個小實驗，如圖所示：將水平桌面上的甲、乙兩只相同的塑料杯中分別裝滿水，然后把兩個質(zhì)量相同的小球分別放入兩杯中，兩小球靜止時如圖所示，則（　　）
A．甲杯中溢出水的體積小 B．乙杯中小球所受浮力大
C．甲杯中小球的密度大 D．兩杯對桌面的壓強一樣大
D
牛刀小試
11. 如圖所示，置于水平桌面上的一個上寬下窄、底面積為0.02m2的薄壁容器內(nèi)裝有4kg的液體，將一個質(zhì)量為0.6kg、體積為8×10-4m3的物體放入容器內(nèi)，物體漂浮在液面時有一半的體積浸在液體中，此時容器內(nèi)液體的深度為0.1m（g=10N/kg）。求：
（1）物體受到的浮力；
（2）容器內(nèi)液體的密度；
（3）容器內(nèi)液體對容器底部的壓強。
（1）物塊漂浮，根據(jù)漂浮條件，物塊受到的浮力
=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N
牛刀小試
11. 如圖所示，置于水平桌面上的一個上寬下窄、底面積為0.02m2的薄壁容器內(nèi)裝有4kg的液體，將一個質(zhì)量為0.6kg、體積為8×10-4m3的物體放入容器內(nèi)，物體漂浮在液面時有一半的體積浸在液體中，此時容器內(nèi)液體的深度為0.1m（g=10N/kg）。求：
（1）物體受到的浮力；
（2）容器內(nèi)液體的密度；
（3）容器內(nèi)液體對容器底部的壓強。
（2）物體一半體積浸在液體中，
所以=V==
牛刀小試
11. 如圖所示，置于水平桌面上的一個上寬下窄、底面積為0.02m2的薄壁容器內(nèi)裝有4kg的液體，將一個質(zhì)量為0.6kg、體積為8×10-4m3的物體放入容器內(nèi)，物體漂浮在液面時有一半的體積浸在液體中，此時容器內(nèi)液體的深度為0.1m（g=10N/kg）。求：
（1）物體受到的浮力；
（2）容器內(nèi)液體的密度；
（3）容器內(nèi)液體對容器底部的壓強。
（3）根據(jù)P=gh，P=
=1500Pa
牛刀小試
12. 如圖所示。一個容器內(nèi)裝有水，水面上漂浮著一塊冰。放于室溫下，在冰熔化過程中。水面的高度是（　　）
A．變大 B．不變
C．變小 D．條件不足，無法判斷
B
牛刀小試
13. 如圖所示，一塊冰漂浮在密度為0.95g/cm3的液面上，當(dāng)冰熔化時，液面高度會（　　）
A．上升 B．下降
C．不變 D．條件不足，無法確定
B
2
知識點
控制沉與浮
如何控制雞蛋的沉與浮的？
通過改變ρ液來改變F浮
2
知識點
控制沉與浮
密度計
2
知識點
控制沉與浮
密度計
工作原理：物體漂浮時F浮=G物
浸入越深，液體密度越小
同一密度計G不變，F(xiàn)浮不變
V排1>V排2
1<ρ2
密度計刻度值分布：上小下大
牛刀小試
例1. 將一只密度計先后放入甲、乙兩容器中，如圖，兩容器中液體密度分別為ρ甲、ρ乙，則密度計在兩液體中受到的浮力F1_____F2，兩液體的密度ρ甲_____ρ乙（選填“＞”“=”和“＜”）。
=
＜
牛刀小試
例2. 測量液體密度的儀器叫做密度計。將其插入被測液體中，待靜止后直接讀取液面處的刻度值（圖甲）。圖乙和圖丙是自制的簡易密度計，它是在木棒的一端纏繞一些銅絲做成的。將同一支自制密度計先后放入盛有不同液體的兩個燒杯中，下列說法正確的是
（　　）
A．密度計越靠近下方的刻度，其相應(yīng)的密度數(shù)值越小
B．密度計在乙杯中受到的浮力大于丙杯中受到的浮力
C．放入密度計后，乙、丙兩杯中的液體對容器底的壓強相等
D．放入密度計后，乙、丙兩杯中的液體對容器底的壓力變化量相等
D
2
知識點
控制沉與浮
船、艦
2
知識點
控制沉與浮
工作原理：做成空心，增大排開水的體積，增大浮力。
船、艦
艦艇都是鋼鐵做成的，為什么可以漂浮在水面上？
將鋼鐵做制成空心的輪船，增大排開水的體積，使輪船漂浮在水面上。
牛刀小試
例1. 中國第三艘航空母艦福建艦是中國完全自主設(shè)計建造的首艘彈射型航空母艦，滿載排水量8萬余噸。當(dāng)航母在平靜的水面航行時，它所受的浮力_____它的總重力（選填“＜”或“=”或“＞”）。當(dāng)航空母艦上艦載飛機起飛后，它排開水的體積______（選填“增大”或“減小”或“不變”）。
例2. 許多輪船都有排水量的標(biāo)記，“青島號”導(dǎo)彈驅(qū)逐艦滿載時的排水量是4800t,此時艦船所受的浮力是__________。輪船從長江開往海洋，考慮海水比江水密度大，輪船受到的浮力將_____，輪船吃水深度將______。（均選填“變大”、“變小”或“不變”）
=
減小
4.8×N
不變
變小
牛刀小試
例3. 小黑子在家中洗碗時，他發(fā)現(xiàn)空碗可以漂浮在水面上，如圖所示，此時碗受到的浮力_______（選填“大于”、“小于”或“等于”）它自身的重力；當(dāng)碗中有一定量的水時，碗會沉入水底，則沉底時碗受到的浮力_______（選填“大于”、“小于”或“等于”）它漂浮時受到的浮力。
等于
小于
2
知識點
控制沉與浮
潛水艇
2
知識點
控制沉與浮
潛水艇
自制潛艇模型
排水
吸水
工作原理：做通過改變自身重力實現(xiàn)上浮和下潛。
2
知識點
控制沉與浮
自制“浮沉子”
牛刀小試
例1. 如圖所示是我國的戰(zhàn)略096型核潛艇（核動力潛水艇），它是堅不可摧的“水下盾牌”，是真正意義上的大國重器。關(guān)于核潛艇，下列說法正確的是（　　）
A．上浮過程中，受到的浮力逐漸變大
B．浸沒水中后繼續(xù)下潛，所受浮力不變
C．下潛過程中，水對潛艇底部的壓強不變
D．核潛艇懸浮與漂浮時，受到的浮力相等
B
牛刀小試
例2. 中國海軍的核潛艇作為國家威懾力量的象征，對維護國家海洋安全發(fā)揮了重要作用。如圖所示是我國某型號核潛艇在海中懸浮、上浮、漂浮的訓(xùn)練過程（核潛艇的浮沉原理與普通潛水艇相同）。下列說法中正確的是（　　）
A．核潛艇通過改變排開海水的體積實現(xiàn)上浮和下沉
B．漂浮時核潛艇底部受到的海水壓強最大
C．核潛艇懸浮時相對于漂浮時所受的浮力更大
D．上浮過程中，核潛艇排開海水的重力不斷減小
C
牛刀小試
例3.物理實踐活動中，小明自制了一個體積為50cm3的潛艇模型，如圖所示。下列說法正確的是（　　）
A．潛艇模型懸浮在水中時受到的浮力為5N
B．潛艇模型是通過改變所受的浮力實現(xiàn)浮沉的
C．將注射器向左推，圖中懸浮的潛艇模型上浮
D．潛艇模型在水面下下潛的過程中受到的浮力增大
C
2
知識點
控制沉與浮
熱氣球
工作原理：靠空氣浮力上升。
氣囊內(nèi)的氣體密度小于周圍空氣密度：ρ內(nèi)<ρ外
2
知識點
控制沉與浮
熱氣球
工作原理：靠空氣浮力上升。
氣囊內(nèi)的氣體密度小于周圍空氣密度：ρ內(nèi)<ρ外
氣象氣球
飛艇
氫氣球
牛刀小試
例1. 2020年7月26日，第二屆中國 張掖七彩丹霞（國際）熱氣球節(jié)開幕，100具熱氣球?qū)⑦M行4個場次的集中飛行表演和20個場次的常態(tài)化飛行表演。如圖所示的某型號熱氣球，其下方開口處燃燒液化氣，隨著熱氣球內(nèi)部氣體溫度升高，熱氣球開始離地，徐徐升空，升空時熱氣球內(nèi)的氣體密度_____空氣密度，熱氣球所受浮力_____重力（以上兩空填“大于”、“小于”或“等于”）。體積為620m3的熱氣球懸浮在空中時，熱氣球(包括熱氣球內(nèi)氣體)和乘客的總重是_______N。（假設(shè)空氣密度保持1.3kg/m3不變，g=10N/kg）
小于
大于
8060
牛刀小試
例2. 閱讀短文，回答文后問題。
熱氣球如圖所示，熱氣球是一種由球囊、吊籃和燃燒器三部分構(gòu)成的飛行器，升空時，燃燒器加熱球囊內(nèi)的空氣，使其密度變小，到一定溫度時，氣球受到的空氣浮力就能使氣球帶著吊籃一起升空，在空中，控制燃燒器的加熱速度，可以調(diào)整氣囊中空氣的溫度，從而控制氣球的升降。
（1）下列物體中，升空原理和熱氣球相同的是( )
A.孔明燈 B.火箭 C.飛機 D.風(fēng)箏
（2）海拔高度越高空氣密度越小，若熱氣球的體積變化忽略不計，則熱氣球上升過程中所受浮力________（填“變大”“變小”或“不變”）
（3）熱氣球的球囊、燃燒器、吊籃及攜帶人員、物品的總質(zhì)量為m,氣球的體積為V，外界空氣密度為ρ1.當(dāng)熱氣球正好緩慢勻速上升時，忽略風(fēng)力和空氣阻力，
此時一球內(nèi)熱空氣的密度ρ2=_____________（用題中所給物理量表示）。
A
變小
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