10.3-物体的浮沉条件及应用解析

1、第十章第十章 第节第节 物体的浮沉条件及应用物体的浮沉条件及应用 1浸没在水中的木块为什么向上浮起浸没在水中的木块为什么向上浮起? ? 2浸没在水中的铁块为什么沉到容器底部浸没在水中的铁块为什么沉到容器底部? ? 3钢铁制成的船为什么能在海面上航行钢铁制成的船为什么能在海面上航行? ? 4物体在液体中都受到浮力物体在液体中都受到浮力, ,为什么有的上浮、为什么有的上浮、有的下沉、有的悬浮有的下沉、有的悬浮? ?提出问题提出问题悬浮悬浮上浮上浮下沉下沉悬浮悬浮上浮上浮下沉下沉F浮浮GF浮浮GF浮浮G上浮上浮: : F浮浮G一、物体的浮沉条件一、物体的浮沉条件F浮浮G漂浮漂浮漂浮漂浮:F浮浮 =

2、G悬浮悬浮:F浮浮 = G下沉下沉: F浮浮G2物体密度与液体密度间的关系物体密度与液体密度间的关系F浮浮 G 上浮上浮: : r r液液 r r物物 F浮浮= G 悬浮悬浮: r r液液 = r r物物 F浮浮 G 下沉下沉: r r液液 r r物物浮力浮力: :F浮浮r r液gV排排 ; 重力重力:G r r物物g V物物; ; V排排 = V物物研究条件研究条件:实心物体浸没在液体中实心物体浸没在液体中,受重力和浮力。受重力和浮力。一、物体的浮沉条件一、物体的浮沉条件根据浮沉条件进行比较根据浮沉条件进行比较注意注意: :物物是物体的密是物体的密度（平均密度）度（平均密度）,而而不是构成该

3、物体的物不是构成该物体的物质的密度质的密度F浮浮= G 漂浮漂浮: r r液液r r物物 盐水选种盐水选种利用浸没在液体中的物体受到的浮力跟液体的密度液有关,液越大, F浮越大。 物 液液,物体下沉。 干瘪、虫蛀的种子会上浮直至漂浮,而饱满的种子下沉到容器底部。盐水选种的道理盐水选种的道理:饱满种子的密度要大于饱满种子的密度要大于盐水的密度而下沉。盐水的密度而下沉。想想做做想想做做将新鲜鸡蛋放入盛水容器将新鲜鸡蛋放入盛水容器中中, ,向水中加盐向水中加盐, ,并搅拌并搅拌, ,不不断增加盐水的浓度。观察断增加盐水的浓度。观察鸡蛋在容器中的位置变化。鸡蛋在容器中的位置变化。（1）上浮和）上浮和下

4、沉是不平衡态下沉是不平衡态; 悬浮和悬浮和漂浮是平衡（静止）态漂浮是平衡（静止）态（2）上浮、上浮、下沉和悬浮下沉和悬浮:V排排=V; 漂浮漂浮:V排排V（3）空心物体运用浮沉条件时可以用物体的平）空心物体运用浮沉条件时可以用物体的平 均密度均密度物物与液体密度与液体密度液液比较比较一、物体的浮沉条件一、物体的浮沉条件早在殷商之前早在殷商之前, ,我国古代人民对浮力就有深入的观我国古代人民对浮力就有深入的观察察, ,到殷商时已由制到殷商时已由制独木船独木船发展到用木板组成大的船发展到用木板组成大的船体体, ,这是我国最早的木船。这是我国最早的木船。芦湖独木舟芦湖独木舟我国古代对浮力的应用我国古

5、代对浮力的应用二、浮力的应用二、浮力的应用周朝以后不仅在小河上能架设浮桥周朝以后不仅在小河上能架设浮桥, ,在黄河、长在黄河、长江这样的大河流上也多次架设过江这样的大河流上也多次架设过浮桥浮桥。浮桥浮桥我国古代对浮力的应用我国古代对浮力的应用我国汉代曾发明过一种做军事我国汉代曾发明过一种做军事信号用的灯笼信号用的灯笼, ,灯笼灯笼能腾空而起能腾空而起, ,飞向天空。飞向天空。 我国古代对浮力的应用我国古代对浮力的应用 三国时期有三国时期有“曹冲称象曹冲称象”。除了除了以舟称物以舟称物之外之外, ,以舟起重以舟起重也是中国人的发明。也是中国人的发明。据史籍记载据史籍记载, ,真定县僧人怀丙曾真定

6、县僧人怀丙曾“打捞铁牛打捞铁牛”。他创。他创造了浮力起重法。造了浮力起重法。我国古代对浮力的应用我国古代对浮力的应用用橡皮泥做成能用橡皮泥做成能承载重物的小船承载重物的小船,使它漂浮在水面使它漂浮在水面上。上。想想做做想想做做二、浮力的应用二、浮力的应用（1）工作原理工作原理:将钢铁做制成将钢铁做制成空心空心的轮船的轮船, ,可以可以排开更排开更多的水多的水, ,漂浮在水面上。漂浮在水面上。（2）排水量（排水量（m排排）:轮船满载时排开水的质量轮船满载时排开水的质量: F浮浮= m排排g 而而 F浮浮=G m船船+m货货= m排排（3）载重线载重线 轮轮 船船二、浮力的应用二、浮力的应用 轮船

7、总是漂浮在水面上轮船总是漂浮在水面上, 一艘轮船从一艘轮船从河里河里驶向驶向大海大海,它受到的重力大小它受到的重力大小 （变大、变小、不变）（变大、变小、不变）;它它受到的浮力受到的浮力 大小大小 （变大、变小、不变）（变大、变小、不变）;它排开它排开水的体积水的体积 （变大、变小、不变）（变大、变小、不变）;轮船是下沉轮船是下沉些还是上浮些些还是上浮些?河水河水海水海水我学我学 我用我用工作原理工作原理:靠改变自身重力上浮和下潜。靠改变自身重力上浮和下潜。模拟潜水艇模拟潜水艇:用注射器向密封的瓶用注射器向密封的瓶内打气内打气,将瓶内的水排出将瓶内的水排出,瓶向上浮瓶向上浮起起潜艇潜艇二、浮力

8、的应用二、浮力的应用潜水艇潜水艇 工作原理工作原理:靠空气浮力升空靠空气浮力升空,通过改变自身体积通过改变自身体积 来实现上升和下降的。来实现上升和下降的。内部充有小于空气密度的气体内部充有小于空气密度的气体二、浮力的应用二、浮力的应用气球和飞艇气球和飞艇利用热空气密度小利用热空气密度小,空气空气受热膨胀受热膨胀,热气球体积增大热气球体积增大,也也就是增大就是增大V排排 ,达到增大浮力的达到增大浮力的作用作用 。热气球热气球 喷嘴点火加热喷嘴点火加热, ,袋内空气受热膨胀袋内空气受热膨胀, ,排开气体的体积增排开气体的体积增大大, ,浮力增大浮力增大, ,浮力浮力大于重力时大于重力时, ,气球

9、上气球上升升。 喷嘴火焰熄灭喷嘴火焰熄灭, ,袋内袋内空气变冷体积减小空气变冷体积减小, ,排开排开气体的体积减小气体的体积减小, ,浮力减浮力减小小, , 浮力小于重力浮力小于重力, ,气气球下降。球下降。孔明灯孔明灯（热气球）（热气球）飞艇飞艇利用氦气、氢气密度比空气利用氦气、氢气密度比空气的小的小,实现浮力大于重力而在空实现浮力大于重力而在空中上升中上升 。气球和飞艇的共同点（1） 气球和飞艇内充有密度小于空气的气体气球和飞艇内充有密度小于空气的气体氢气氢气、氦气、热空气等。、氦气、热空气等。（2）原理）原理:利用空气的浮力利用空气的浮力,通过改变自身体积来实现上通过改变自身体积来实现上

10、升和下降的。升和下降的。知识平台知识平台密密度度计计 工作原理工作原理:利用物体漂浮在液面上时利用物体漂浮在液面上时密度计密度计刻度特点刻度特点:上小下大上小下大,刻度间隔不均匀。刻度间隔不均匀。读数方法读数方法:静止时液面所对刻度乘以静止时液面所对刻度乘以 水的密度水的密度用途用途:一种可以直接测量液体密度的仪器。一种可以直接测量液体密度的仪器。浮力等于重力的原理制成的。浮力等于重力的原理制成的。水水液体甲液体甲液体乙液体乙1.01.21.4原理原理:在各种液体中总是漂浮在各种液体中总是漂浮,F浮浮G。刻度值的特点刻度值的特点:1、上部读数小,下部读数大;2、刻度不均匀,上疏下密、密度计是测

11、液体密度的仪器、密度计是测液体密度的仪器, ,它是根它是根据物体漂浮在液面时据物体漂浮在液面时F F浮浮_G_G物物（填、（填、 ）的原理制成的。）的原理制成的。、使用密度计时必须使其、使用密度计时必须使其_, ,才能才能正确测出液体的密度。正确测出液体的密度。、密度计在各种不同的液体中所受浮、密度计在各种不同的液体中所受浮力是力是_（相同、不同）的（相同、不同）的, ,在密度在密度_ _ （大、小）的液体中露出液面的体（大、小）的液体中露出液面的体积较大积较大, ,故密度计的刻度是上故密度计的刻度是上_下下_（大、小）。（大、小）。漂浮漂浮相同相同大大大大小小浮筒打捞沉船 浮筒打捞法是打捞沉

12、船的一种方法浮筒打捞法是打捞沉船的一种方法,是用若干浮是用若干浮筒在水下充气后筒在水下充气后,借浮力将沉船浮出水面。借浮力将沉船浮出水面。打捞沉船现代打捞沉船的方法是现代打捞沉船的方法是: :将几个充满水的大型浮将几个充满水的大型浮筒筒 沉入水底沉入水底, ,用钢缆把浮筒与沉船紧紧地拴在一用钢缆把浮筒与沉船紧紧地拴在一起起, ,然后用高压空气把浮筒中水排出然后用高压空气把浮筒中水排出, ,沉船就随着沉船就随着浮筒一起浮出水面浮筒一起浮出水面. .请解释这样打捞沉船的道理请解释这样打捞沉船的道理答答: :浮筒中水排出后重力大大减少浮筒中水排出后重力大大减少, ,浮力却没有减少浮力却没有减少, ,

13、即即使拴上沉船也是使拴上沉船也是GFG 海水海水 , V排排 V排排不变不变不变不变变小变小例例3重为重为15 N的物体的物体, ,浸没于装满水的容器中后浸没于装满水的容器中后, ,溢溢出了出了510-4 m3的水。则此物体是（的水。则此物体是（ ） A浮在水面上浮在水面上 B沉到水底沉到水底 C悬浮在水中悬浮在水中 D以上几种情况都有可能以上几种情况都有可能【解析解析】 根据阿基米德原理根据阿基米德原理 F F浮浮 = 水水 gV排排 =1.0 103 kg/m3 9.8 N/kg510-4 m3 =4.9 N15 N F浮浮G 物体下沉物体下沉BAB例例4如图所示如图所示, ,A、B两物体

14、两物体静止在水中（静止在水中（ ）。）。 A两物体受到的浮力一定相等两物体受到的浮力一定相等 B两物体受到的浮力不等两物体受到的浮力不等,A 物体受到的浮力大物体受到的浮力大 C两物体的密度不等两物体的密度不等,B物体的密度大物体的密度大 D两物体的重力不等两物体的重力不等,B物体的重力大物体的重力大【解析解析】 A物体漂浮物体漂浮,B物体悬浮。物体悬浮。 不知不知GA与与GB的关系的关系, , 不能根据不能根据F浮浮=G 比较浮力的大小。比较浮力的大小。 又又 不知不知VA排排与与VB排排的关系的关系, , 不能根据不能根据F浮浮 = 水水 gV排排比较浮力的大小。比较浮力的大小。AB例例4

15、如图所示如图所示, ,A、B两物体两物体静止在水中（静止在水中（ ） A两物体受到的浮力一定相等两物体受到的浮力一定相等 B两物体受到的浮力不等两物体受到的浮力不等,A 物体受到的浮力大物体受到的浮力大 C两物体的密度不等两物体的密度不等,B物体的密度大物体的密度大 D两物体的重力不等两物体的重力不等,B物体的重力大物体的重力大【解析解析】 A漂浮漂浮:A A , B A 。C例例5一冰块漂浮在水面上一冰块漂浮在水面上, ,当冰完全熔化后当冰完全熔化后, ,容容器中的水面将如何变化器中的水面将如何变化? ?GmFVggr rr rr r 冰冰冰冰浮浮排排水水水水水水当冰化成水后当冰化成水后,

16、,质量不变质量不变, ,所以所以, ,m水水= m冰冰mmVr rr r 水水冰冰化化水水水水水水 冰排开水的体积等于冰化成水的体积冰排开水的体积等于冰化成水的体积 液面高度不变液面高度不变【解析解析】冰漂浮在水面上冰漂浮在水面上, ,F浮浮= G冰冰课堂小结课堂小结物体的浮沉条件物体的浮沉条件浮力的应用浮力的应用浮力问题解析浮力问题解析轮船轮船潜水艇潜水艇气球和飞艇气球和飞艇 2质量相等的实心铝球和铁球放在水中质量相等的实心铝球和铁球放在水中,铁球受的铁球受的浮力浮力 铝球受的浮力铝球受的浮力;若把它们都放在水银中静若把它们都放在水银中静止时止时,则铁球受的浮力则铁球受的浮力 铝球受的浮力（选填铝球受的浮力（选填“”、“”、“=”） 1用同一支密度计测定不同液体的密度用同一支密度计测定不同液体的密度,下列叙述下列叙述正确的是（正确的是（ ） (多选）多选） A 密度计漂浮的越高密度计漂浮的越高,所受的浮力越大所受的浮力越大 B 密度计漂浮在不同液体中密度计漂浮在不同液体中,所受的浮力都相等所受的浮力都相等 C 密度计排液体积越大密度计排液体积越大,液体密度