第十章第3节物体的浮沉条件及应用兼容模式修复的兼容模式修复的1

第十章第３节物体的浮沉条件及应用辽宁舰

1.自然浸在液体中的物体受到哪些力的作用？

2．浸没在水中的木块为什么向上浮起？

3．浸没在水中的铁块为什么下沉到容器底部？

4．浸没在水银中的铁块为什么向上浮起？

5．钢铁制成的船为什么能在海面上航行？

6．物体在液体中都受到浮力，为什么有的上浮、有的下沉、有的悬浮？提出问题悬浮上浮下沉力是改变物体运动状态的原因，就从物体受力的角度来分析。1．浮力与重力的关系（从力的角度）悬浮上浮下沉F浮GF浮GF浮G上浮：

F浮＞G一、物体的浮沉条件F浮G漂浮漂浮：F浮=G悬浮：F浮=G下沉：F浮＜G2．物体密度与液体密度间的关系（从密度的角度）F浮＞

G上浮：r液＞

r物

F浮=

G悬浮：r液

=r物

F浮＜

G下沉：r液＜r物浮力：F浮＝r液gV排；重力：G＝r物g

V物；

因为浸没，所以V排=V物研究条件：实心物体浸没在液体中，受重力和浮力。一、物体的浮沉条件F浮=

G

漂浮：

r液＞r物

浮沉条件归纳：力的条件状态密度条件想想做做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。3．浮沉条件的讨论（1）上浮和下沉是不平衡状态；

上浮：露出液面之前：

；露出液面之后：

；

下沉：浸没之前：

；浸没之后：

；（2）悬浮和漂浮都是平衡状态（静止）；

漂浮：V排＜V物，ρ液＞ρ物，F浮=G

悬浮：V排=V物，ρ液=ρ物，F浮=G

沉底：V排=V物，ρ液﹤ρ物，F浮+F支=G

（3）浸没在液体中上浮、下沉和悬浮：V排=V物；（4）空心物体运用浮沉条件时可以用物体的平均密度ρ物与液体密度ρ液比较。

一、物体的浮沉条件

早在殷商之前，我国古代人民对浮力就有深入的观察，到殷商时已由制独木船发展到用木板组成大的船体，这是我国最早的木船。芦湖独木舟我国古代对浮力的应用二、浮力的应用原理：采用“做空”的办法增大可利用的浮力

周朝以后不仅在小河上能架设浮桥，在黄河、长江这样的大河流上也多次架设过浮桥。

浮桥我国古代对浮力的应用

我国汉代曾发明过一种做军事信号用的灯笼，灯笼能腾空而起，飞向天空。现称“孔明灯”我国古代对浮力的应用原理：加热空气使空气密度减小，利用浮力。

三国时期有“曹冲称象”。

除了以舟称物之外，以舟起重也是中国人的发明。据史籍记载，真定县僧人怀丙曾“打捞铁牛”。他创造了浮力起重法。我国古代对浮力的应用3我国近现代代对浮力的应用竹筏帆船远洋鱼轮辽宁舰3利用浮力飞艇救生圈潜水器热气球用橡皮泥做成能承载重物的小船，使它漂浮在水面上。想想做做二、浮力的应用（1）工作原理：将钢铁做成空心的轮船，可以排开更多的水，漂浮在水面上。（2）排水量（m排）：轮船满载时排开水的质量

浮力

：F浮=m排g

轮船漂浮：F浮=G总=(m船+m货)g∴

m排g

=（m船+m货）g

∴m排

=m船+m货（3）载重线：满载时的吃水线1.轮船二、浮力的应用（现代浮力利用）工作原理：靠改变自身重力实现上浮和下潜的。模拟潜水艇：用注射器向密封的瓶内打气，将瓶内的水排出，瓶向上浮起。潜艇二、浮力的应用2.潜水艇工作原理：靠改变自身体积，改变V排，从而改变浮力实现上升或下降的。内部充小于空气密度的气体，如：热空气、氢气、氦气二、浮力的应用3.气球和飞艇问题：怎样实现上升或下降？4.密度计:测量液体密度的仪器。原理：根据漂浮物体浮力等于重力，液体密度与排开液体的体积成反比制成的。ρ甲

ρ乙1.00.90.80.7密度计的刻度示数：从上往下示数变大密度计浸入液体中的部分越长，表明液体密度越小

＜例1

关于浮力，下列说法中正确的是（）。

A.上浮的物体一定比下沉的物体受到的浮力大

B.沉在容器底部的物体一定不受浮力

C.在水中上浮的物体在煤油中可能悬浮

D.没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大运用浮力知识解决问题C三、例题分析×××√例2

一艘轮船从海里驶入河里，它受到的重力大小

，它受到的浮力

；它排开水的体积

。（填变大，变小或不变）；

（上浮或下沉）一些。

【解析】

轮船浮在海面上，F浮

=G；它驶入河里也浮在河面上：F′浮=G。∵G不变，∴F浮不变：

F浮

=F′浮

ρ海水

g

V排=ρ河水

g

V′排，∵ρ海水>ρ河水

，∴V排＜V′排

所以船要下沉一些

不变不变变大下沉例3

重为15

N的物体，浸没于装满水的容器中后，溢出了5×10-4m3的水。则此物体是（）

A．浮在水面上B．沉到水底

C．悬浮在水中D．以上几种情况都有可能【解析】

根据阿基米德原理

F浮

=ρ水

gV排

=1.0

×103kg/m3×9.8N/kg×5×10-4m3

=4.9N<15N∵F浮<G

∴物体下沉BAB例4

如图所示，A、B两物体静止在水中（）。

A．两物体受到的浮力一定相等

B．两物体受到的浮力不等，A物体受到的浮力大

C．两物体的密度不等，B物体的密度大

D．两物体的重力不等，B物体的重力大【解析】A物体漂浮，B物体悬浮。

∵不知GA与GB的关系，∴不能根据F浮=G

比较浮力的大小。又∵不知VA排与VB排的关系，

∴不能根据F浮

=ρ水

gV排比较浮力的大小。AB例4

如图所示，A、B两物体静止在水中（）

A．两物体受到的浮力一定相等

B．两物体受到的浮力不等，A物体受到的浮力大

C．两物体的密度不等，B物体的密度大

D．两物体的重力不等，B物体的重力大【解析】A漂浮：ρA<ρ水

；B悬浮：ρB＝ρ水

∴ρB＝ρ水>ρA

，

ρB>ρA。C补充讲解计算浮力的方法：1·二次称重法：F浮=G－F2.压力差法：F浮=F下－F上3.阿基米德公式法：F浮=G排=ρ液gV排（关键词：浸入、浸没）4.平衡法：F浮=G（关键词：漂浮、悬浮）例5.一个体积为1cm3的小钢珠，投入到水银中静止，求小钢珠受到的浮力。（ρ钢=7.9g/cm3；

ρ水银=13.6g/cm3）例4.一块边长为20cm的正方体铁块浸没在水中，下底面所处的深度为30cm,铁块受到的浮力是多少？例6：一冰块漂浮在水面上，当冰完全熔化后，容器中的水面将如何变化？当冰化成水后，质量不变，所以，m水=m冰

冰排开水的体积等于冰化成水的体积

∴液面高度不变【解析】冰漂浮在水面上，F浮=G冰=m冰g当冰放入盐水中时，冰熔化后，液面如何变化？∵ρ水<ρ盐水，∴V排>

V盐水冰排开盐水的体积小于冰化成水的体积∴液面上升【解析】冰漂浮在盐水中，F浮

=G当冰放入液体（ρ冰＜ρ液＜ρ水）中，冰熔化后，液面如何变化？当课堂小结物体的浮沉条件浮力的应用浮力问题解析轮船潜水艇气球和飞艇补充知识：一、浮力在实验中的应用：1.应用浮力测外形不规则的物体的体积方法：二次称重和阿基米德原理步骤：（1）用测力计测出物体在空气中的重力G；（2）将物体浸没在烧杯中的水中，读出测力计的示数F。推导：结果：V物=V排=（G-F)/ρ水g器材：烧杯、弹簧测力计、水、细线2.应用浮力测下沉物体的密度：方法：二次称重和阿基米德原理步骤：（1）用测力计测出物体在空气中的重力G；（2）将物体浸没在烧杯中的水中，读出测力计的示数F。推导：结果：3.应用浮力测悬浮物体的密度方法:二力平衡（F浮=G）器材：烧杯、水、食盐、密度计步骤:结果：ρ物=ρ液4.应用浮力测液体的密度：方法：二次称重和阿基米德原理步骤：（1）用测力计测出物体在空气中的重力G；（2）将物体浸没在烧杯中的水中，读出测力计的示数F1；（3）将物体浸没在烧杯中的液体中，读出测力计的示数F2.推导：结果：二、浮力大小的比较例1：三个体积相同的实心小球，投入同一种足够多的液体中时，A球漂浮，B球悬浮，C球沉底，则其中受到浮力最小的是______球例2：三个质量相等的小球分别放在三种不同的液体中，（如图）则所受浮力最小的是______球，小球的密度大小关系是______。例3：把同一物体分别放入盐水、水和酒精中如图所示，则该物体在这三种液体中所受浮力的大小关系是____________；且A杯中是______，C杯中是______。例4：三个体积相同的实心铁球，分别浸在足够多的酒精、水、水银槽中静止时，三个球受到的浮力是[]

A．酒精中最大B．水中最大

C．水银中最大D．一样大例5：三个密度相同的小球，分别浸在足够多的盐水、水、酒精中静止时，三个球受到的浮力是[]

A．酒精中最大B．水中最大

C．盐水中最大D．无法判断三、物体在外力作用下处在液体中的平衡1、悬浮或漂浮型：

F浮=G物3、悬吊型：

F浮=G—FF浮G物4、压入、下拉型：F浮=G+F2、沉底型：

F浮=G—F支

F支1、悬浮或漂浮型物体在液体中处于漂浮或悬浮状态，此时有：F浮=G物

F浮=G排=m排g=ρ液V排gG物=m物g=ρ物V物gF浮G物解：依题意知冰山的体积：V冰=V排＋V出

∵冰山漂浮在水面上∴F浮=G冰

即：ρ水V排g

＝ρ冰V冰g

∴V冰=ρ水V排/(ρ水-ρ冰)==2000m3

∴m=ρ冰.V冰=0.9×103kg/m3

×2000m3=1.8×106kg例题：水面上有一冰山，知其露出水面的体积为200m3，求冰山的质量2、悬吊型

物体被绳子等吊着或其他物体支持浸没在液体中,受力分析如图

F浮=G—F例题：在空气中用弹簧测力计称某石块重力为5N，浸没在水中称时示数为2N，浸没在另一种液体中称时示数为1.4N，求液体的密度解:∵石块浸没在水和液体中,∴V排

=V石∴石块在水中受到的浮力F浮1=G-F1=ρ水V排g①石块在液体中受到的浮力F浮2=G-F2=ρ液V排g②由①/②得：3、压入、下拉型外力将物体压入(或下拉)在夜体中，或一物体将另一物体压入液体中，两物体共同悬浮于液体中(如果将其分离，则一物体下沉，另一物体漂浮)。受力分析如图

F浮=G+F

例题:底面积为0.02㎡的圆柱形容器中装有水，金属块B的体积为100cm3。把B叠放在木块A上，并把它们放入水中。静止时，它们浸没在水中，如图，若把金属块B从A上拿下放入水中，静止时，容器中水面下降2cm，如图，求金属块的密度解：B在A上时对A的压力

F1=GB-F浮B＝ρBVBg－ρ水VBg分析A受力情有：F浮1＝GA+F1即ρVAg=GA+F1①当B拿下后，A漂浮在水面，依题意有V露＝VA－V排＝S△h此时A受到的浮力F浮2＝GA即ρ水V排g=GA②∴①－②得ρ水V露g＝F1＝ρBVBg－ρ水VBg∴

ABABABBA四、液面升降问题

当放置入液体中的物体受到的浮力发生变化时，引起液面的升高或降低，从而导致液体对容器底部的压强发生相应变化，一般计算程序是：∆V＝∆F浮/ρ液g∆h=∆V/S（S为容器底面积）∆p=ρ液g∆h解:1)木块静止时漂浮在水中有G木=F浮即:m木g=ρ水V浸g

∴V浸=m木/ρ水=0.12kg/1.0×103kg/m3=1.2×10-4m32)木块的体积V木=m木/ρ木=0.12kg/0.6×103kg/m3=2×10-4m3木入水后水面升高△h=V木/S=2×10-4m3/100×10-4m