物体的浮沉条件及其应用学案 -人教版物理八年级下册

《10.3物体的浮沉条件及其应用》学案【学习目标】1.能根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件；2.能通过改变物体所受的重力或浮力的大小，使物体在液体或气体中处于不同的浮沉状态；3.运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象，认识浮力知识在生产、生活中的应用价值。【课堂合作探究】观察思考：浸没在液体中物体都受浮力，有的上浮，有的下沉，这是为什么？一、物体的浮沉条件问题：物体的浮沉是否与重力有关系？1.物体所受浮力与重力间的关系问题：物体的浮沉是否与密度有关系？实验：将新鲜鸡蛋放入盛水容器中，向水中加盐，并搅拌，不断增加盐水的浓度。观察鸡蛋在容器中的位置变化。2、物体密度与液体密度间的关系浮力的应用人类从远古时代就开始利用浮力了，最初可能是抱住或骑在一段树干上顺水漂流，后来人们就发明了船。据记载，1405年郑和下西洋时乘坐的木船长约147m，是当时世界上最大的木船。1.轮船在质量不变的情况下，将钢铁制成空心的轮船，可以排开更多的水，来获得更大的浮力使轮船漂浮在水面上。F浮=想想做做制作橡皮泥小船橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中会下沉。怎么使它漂浮在水面？看看谁做的船能承载更多的重物？把橡皮泥做成瓢状，它所受的重力没变，但排开水的体积变大了，因而受到的浮力变大了，所以能浮在水面上，轮船就是根据这个道理制成的。轮船的大小通常用排水量来表示。排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。轮船满载时排开水的质量：m排=m船+m货。由于海水、河水密度不同，轮船的吃水线也不同，轮船在载物时水面不能超过最大吃水线。潜水艇潜水艇能潜入水下航行，进行侦察和袭击，是一种很重要的军用舰艇。潜水艇可以悬浮在水下，也可以漂浮在水面。潜水艇的艇身装有水舱，向水舱充水时，潜水艇变重，逐渐潜入水中。当水舱充水后潜水艇重等于同体积的水重时，它可以悬浮在水中。当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，从而上浮。3、气球和飞艇气球和飞艇靠充入或排出密度较小的气体来实现升降。4.密度计：（1）用途：（2）工作原理：（3）读数方法：（4）刻度特点：密度计密度计【课堂检测】1.(2019·菏泽中考)人们常用“生沉熟浮”来判断饺子是否煮熟，煮熟后的饺子会漂起来的原因是（）A.饺子的重力减小了B.饺子的重力和浮力都增大了C.饺子的重力不变，浮力增大D.饺子的重力和浮力都减小了2.(2019·山西中考)网上流传着一种说法，鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证其真实性，小亮买了些新鲜鸡蛋，并拿其中一颗进行实验。第一天放入水中的鸡蛋沉入水底(如图甲)，取出鸡蛋擦干放置50天后，再放入水中时鸡蛋漂浮在水面(如图乙)，看来网传是真的。下列分析正确的是（）A.鸡蛋两次所受的浮力一样大B.甲图中鸡蛋排开水的重力大C.乙图中鸡蛋所受浮力大于重力D.放置50天后的鸡蛋密度变大3.体积为120cm3的一块固体，重1.8N，放在密度为1.1×103kg/m3的盐水中为什么会下沉？当固体浸没在盐水中静止时，容器底部对它的支持力有多大？【达标训练】一、单选题一物体漂浮在水中，有1/4体积露出水面，则物体的密度为(    )A.1g/cm3 B.0.75g/cm3 C.有甲、乙两个溢水杯，甲溢水杯盛满酒精，乙溢水杯盛满某种液体。将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中，小球下沉到杯底，溢出酒精的质量是40g；将小球从甲溢水杯中取出擦干，轻轻放入乙溢水杯中，小球漂浮且有111的体积露出液面，溢出液体的质量是50g，已知ρ酒精=0.8×103kg/m3，下列计算正确的是(    )

①小球的质量是40g

②小球的体积是50cm3

A.只有①②正确 B.只有②③正确 C.只有②④正确 D.只有①③正确如图，小瓷碗漂浮在水面上，倾斜后能沉入水底，对这一情景分析正确的是(

)A.小瓷碗能沉入水底是因为它的重力变大了

B.小瓷碗漂浮时受到的浮力小于它的重力

C.小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小了

D.小瓷碗下沉过程中浮力大于重力二、计算题如图所示，是一种测量液体密度的仪器——密度计。密度计上部有刻度的部分是一段粗细均匀的密封玻璃管，下部玻璃泡中装有密度较大的铅粒，使用时将密度计放入待测的液体中，密度计平稳后，从液面对应的刻度就能读出待测液体的密度。将一质量为m=16g的密度计放在水中，待密度计平稳后，水面在A处，可以知道水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。放在油中，油面在刻度B处，则油的密度为ρ油=0.8×103kg/m3.已知玻璃管有刻度部分的横截面积为S=2×10−4m2，请你回答和处理下列问题：

(1)下部玻璃泡中的铅粒所起的作用⋅如图所示，将质量为4 kg的正方体木块放入水池中静止时，一半体积浸在水中。求：(g=10N/kg,ρ水(1)木块所受浮力的大小。(2)木块的密度。(3)水对木块底部的压强。

如图所示，足够高的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上，容器内水的质量为2kg，水的深度为20cm。实心圆柱体A质量为800g，底面积为20cm2，高度为30cm。实心圆柱体B质量为mx千克(mx小于0.5kg)，底面积为50cm2，高度为10cm。实心圆柱体A和B均不吸水，已知ρ水(1)求容器的底面积。(2)若将圆柱体A竖直放入容器内，求静止时水对容器底部的增加的压强Δp。(3)若将圆柱体B竖直放入容器内，求静止时水对容器底部的压强pB与mx的关系式。

如图甲所示，将边长为10cm的正方体木块A放入水中，有3/5的体积浸入水中；将金属块B放在木块正中央上方，静止后用刻度尺测出木块露出水面的高度ℎ1为2cm，如图乙所示；再用轻质细绳将金属块捆绑在木块正中央下方，放入水中静止后测出木块露出水面高度ℎ2为3cm，如图丙所示；求：

(1)图乙中木块底部受到的压强；(2)金属块B的密度。

如图所示，094型战略导弹核潜艇是我国“国之利器”之一，对我国的国防安全有着重要的意义。核潜艇的重力为8×107N，体积为9×10(1)核潜艇潜入水下时应至少要向水舱加多少吨的水？(2)潜入水下200m时，核潜艇的一个面积为1.2m2的舱盖所受海水的压力有多大？

如图所示，一艘轮船正在长江上航行，假设船体和货物总重为7500吨，江水的密度为1.0×103kg/m3．

(1)轮船所受浮力多大？

(2)求船体浸在水面下的体积？

如图所示，一质量为m的探空气球(包括其下方的吊篮)，下面吊篮中物体的质量为5m，若空气给气球的浮力始终保持为50N，方向始终是竖直向上，气球受到的空气阻力与速度成正比，即f=kv，吊篮受到的浮力和阻力不计。此时气球以1m/s的速度匀速竖直向下运动；若吊篮中的物体的重力减少20N，经过一段时间后，气球恰好以1m/s的速度匀速竖直向上运动。

(1)当热气球匀速向下运动时，根据平衡状态受力情况，表示出阻

力f和mg之间的关系。(2)当热气球匀速向上运动时，根据平衡状态受力情况，表示出阻力f和mg之间的关系。(3)吊篮中物体的质量？(4)若去掉吊篮中的所有物体，气球能达到的最大速度？(吊篮所受的浮力和空气阻力忽略不计，g=10N/kg)

用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体，从液面开始缓慢浸入水中(如图甲)，弹簧测力计的示数F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示，请根据图中信息计算：(g=10 N/kg)

(1)金属块的体积;(2)金属块的密度。

如图所示，放在水平面上装满水的一溢水杯，水深为20cm，弹簧测力计挂着重为10N的物块，现将物块浸没在装满水的溢水杯中，静止后溢出水的质量为0.4kg(g取10N/kg).求：

(1)物块浸没在水中静止后，溢水杯中水对杯底的压强．(2)物块浸没在水中静止后，弹簧测力计的示数．(3)物块的密度．

参考答案【课堂检测】CB解析：因为完全浸没时固体所受的浮力小于自身的重力，或者说这个固体的密度大于盐水的密度。容器底部对固体的支持力F=G-F浮=G-ρ盐水gV排=1.8N-1.32N=0.48N。【达标训练】1.B【解析】设物体体积为V，

由阿基米德原理可知：F浮=ρ水gV排，

物体漂浮在液面上：G物=所以，ρ物gV=ρ水gV排则物体的密度ρ物故选B。

2.B【解析】解：由题意知小球放入乙液体中处于漂浮状态，故F 浮乙=G=G排，故m=m排=50g；

由题知，在甲中小球下沉，小球的体积就等于排开酒精的体积，所以据ρ=mV可得：

V=V酒精=mρ=40g0.8g/cm3=50cm3；

所以小球的密度是：

ρ球=m球V球=50g50cm3=1g/cm3=1000kg/m3；

因为小球在乙中漂浮，所以

F浮=G

根据阿基米德原理有，F浮=m排g=ρ乙g1011V

①；

且G=ρ球gV(2)因为密度计不管是在水中还是在油中，都是漂浮状态，所以F浮水设密度计在水中时，排开水的体积为V水则ρ水gV解得V水设A、B两刻度之间的距离h，则密度计在油中漂浮时，排开油的体积为V油则ρ油gV油=答：(1)降低重心，增大稳度；(2)A、B两刻度之间的距离h为0.02m。

5.【答案】(1)由于木块漂浮在水中，则木块受到的浮力：F浮=G木=m木g=4kg×10 N/kg=40 N;

(2)解法一：由F浮=p水gV排可得，木块排开水的体积：解法二：由于木块漂浮在水面且一半体积浸在水中，则有F浮=G木，V木=2V排，

由于木块的体积：V木=8×10−3m3，所以木块的高度：ℎ水=0.2 m，

木块浸在水中的深度：6.【答案】解：(1)水的体积：V=mρ=2×103g1g/cm3=2000cm3；

容器的底面积等于水柱的横截面积：S容=Vℎ=2000cm320cm=100cm2；

(2)圆柱体A的密度：ρA=mAVA=800g20cm2×30cm=1.33g/cm3>ρ水 Δℎ2=V排S容=mxρ水S容=(1)容器的底面积为100cm(2)静止时水对容器底部的增加的压强为500Pa。(3)静止时水对容器底部的压强pB与mx的关系式为P

7.【答案】解：

(1)由题可知，乙图中木块浸入水中的深度：ℎ=0.1m−0.02m=0.08m，则乙图中木块底部所受的压强：p=ρ水gℎ=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa；

(2)甲图中木块漂浮，所以木块的重：GA=F浮=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1×0.1×0.06m3=6N,

图乙中木块浸入水中的体积：V浸=SAℎ浸=1×10−2m2×(0.1m−0.02m)=8×10−4m3，

图丙中木块浸入水中的体积：V浸′=SAℎ浸′=1×10−2m28.【答案】解：(1)核潜艇浸没，排开水的体积V排=V=9×103m3，

核潜艇受到的浮力为：

F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×9×103m3=9×107N，

核潜艇完全浸没后受竖直向下的水和潜艇的总重力、竖直向上的浮力，即F浮=G+G水，

加水的重力为：

G水=F浮−G=9×107N−8×109.【答案】解：(1)由于轮船处于漂浮状态，则：

F浮=G=mg=7.5×106kg×10N/kg=7.5×107N；

(2)由F浮=ρ液V排g可得船体浸在水面下的体积：

V浸=V排=F浮ρ水g=7.5×107N1.0×103kg/m3×10N/kg10.【答案】(1)热气球匀速向下运动时，受向下的气球和篮中物体的重力G=(5m+m)×g=6mg，向上的空气阻力f1和浮力F浮=50N，如图所示：，

所以F浮+f1=G，即50N+f1=6mg，f1=6mg−50N；

(2)热气球匀速向上运动时，受向下的气球和篮中物体的重力G′=(5m+m)×g−20N=6mg−20N，

向下的空气阻力f2和向上的浮力F浮=50N，如图所示：，

所以F浮=G′+f2，即50N=6mg−20N+f2，f2=70N−6mg；

(3)开始热气球以1m/s的速度匀速向下运动，当吊篮中的物体的重力减少20N，经过一段时间后，气球恰好以1m/s的速度匀速竖直向上运动，

根据受力分析可知，2f=20N，即f=10N，又因为f=kv，

所以，k=10N1m/s，再将f=10N带入(1)中式子得10N=6mg−50N，g=10N/kg，11.【答案】(1)由图像可知，金