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文档简介
第九章浮力第四节物体的浮与沉第1课时物体的浮沉条件情景导入亚洲西部,巴勒斯坦和约旦交界处,有一个“死海”。远远望去,死海的波涛此起彼伏,无边无际,但是,谁能想到,如此浩荡的海水中竟没有鱼虾、水草,甚至连海边也寸草不生。这大概就是“死海”得名的原因吧!那么,死海海水的浮力为什么这样大呢?然而,令人惊叹的是,人们在这无鱼、无草的海水里,竟能自由游弋;即使是不会游泳的人,也总是浮在水面上,不用担心会被淹死。真是“死海不死”。合作探究(一)从力的角度认识物体的浮沉探究点物体的浮沉条件演示实验
将体积相同的铁块和蜡块同时浸没在水中后松手,观察现象。铁块蜡块交流讨论根据前面学习的运动和力的关系,当物体受到的力为非平衡力时,物体的运动状态就要发生改变。那么液体中物体的浮沉取决于什么?上述实验中,浸没在水中的铁块、蜡块(松手前)各受到什么力?铁块和蜡块受到的浮力相等吗?为什么?分析物体的浮沉条件:蜡块:松手后,浸没在水中的蜡块所受到的F浮>G蜡,二力的合力方向向上,所以蜡块上浮。当蜡块逐渐露出水面,V排减小,浮力减小,当F浮减小到与重力G蜡相等时,即F浮=G蜡,二力的合力为0,蜡块最终漂浮在水面。即:F浮>G物,物体上浮,最终漂浮,漂浮状态时,F浮=G物。蜡块铁块:松手后,浸没在水中的铁块所受到的F浮<G铁,二力的合力方向向下,铁块下沉。到达容器底部后,铁块受到F浮、G铁和F支,三力平衡,静止在容器底,我们说铁块沉底,即:F浮<G物,物体下沉,最终沉底。铁块阻力对物体运动的影响做中学实验设计将右图中拧紧盖子的玻璃瓶浸没于水中,因为玻璃瓶排开水的重力不变,即受到的浮力大小不变,通过改变加入瓶中水的多少从而改变玻璃瓶自身的重力,观察重力不同的玻璃瓶在水中的浮沉情况。盛水容器玻璃瓶进行实验空玻璃瓶装满水的玻璃瓶装适量水的玻璃瓶实验序号实验方法观察玻璃瓶运动情况玻璃瓶受力情况分析1把拧紧盖子的空玻璃瓶浸没于水中,然后松手2把装满水并拧紧盖子的玻璃瓶浸没于水中,然后松手3把装有适量水并拧紧盖子的玻璃瓶浸没于水中,然后松手上浮下沉静止F浮>GF浮<GF浮=G实验现象归纳总结浸没在液体中的物体,当浮力大于重力时,物体上浮;当浮力小于重力时,物体下沉;当浮力等于重力时,物体处于悬浮状态。你迷实验室让鸡蛋浮沉将鸡蛋放入清水中,观察鸡蛋的浮沉情况。向杯中逐渐加盐并小心搅拌,观察鸡蛋的浮沉情况。如果往容器中加水,再次观察鸡蛋的浮沉情况。你能解释观察到的现象吗?(二)从密度的角度认识物体的浮沉将配制好的三杯浓度不同的盐水放在讲台上,各放入一个鸡蛋,其中,一个鸡蛋漂浮、一个鸡蛋悬浮、一个鸡蛋下沉。交流讨论三种情况下,鸡蛋所受的浮力与重力的大小情况、鸡蛋的密度与盐水的密度大小情况各是怎样的?漂浮悬浮下沉
若一个物体浸没在水中,F浮=G物,受力平衡,松手后物体的运动状态不变,我们说物体悬浮在液体中,即F浮=G物。悬浮时,物体排开液体的体积等于物体自身的体积。漂浮悬浮下沉
漂浮的鸡蛋:悬浮的鸡蛋:下沉的鸡蛋:F浮=G鸡蛋,ρ鸡蛋<ρ盐水F浮=G鸡蛋,ρ鸡蛋=ρ盐水F浮<G鸡蛋,ρ鸡蛋>ρ盐水上浮下沉悬浮漂浮沉底
F浮>Gρ液>ρ物F浮<Gρ液<ρ物F浮=Gρ液=ρ物F浮=Gρ液>ρ物F浮+FN=G
ρ液<ρ物归纳总结材料拓展为什么肥皂泡总先上升后下降
日常生活中,我们常看到一些小朋友吹肥皂泡,一个个小肥皂泡从吸管中飞出,在阳光的照耀下,呈现美丽的色彩。此时,小朋友们沉浸在欢乐和幸福之中,我们也常希望肥皂泡能飘浮于空中,形成一道美丽的风景。但我们常常是看到肥皂泡开始时上升,随后便下降,这是为什么呢?这个过程和现象,我们只要细心想一下,就会发现,其中包含着丰富的物理知识。在开始的时候,肥皂泡里是从嘴里吹出的热空气,肥皂膜把它与外界隔开,形成里外两个区域,里面的热空气温度大于外部空气的温度,此时,肥皂泡内气体的密度小于外部空气的密度,根据阿基米德原理可知,此时肥皂泡受到的浮力大于它受到的重力,因此它会上升。随着上升过程的开始和时间的推移,肥皂泡内、外气体发生热交换,内部气体温度下降,因热胀冷缩,肥皂泡体积逐步减小,它受到的外界空气的浮力也会逐步变小,而其受到的重力不变,这样,当重力大于浮力时,肥皂泡就会下降。课堂小结物体的浮沉条件漂浮:F浮=G,ρ液>ρ物,合力为零上浮:F浮>G,ρ液>ρ物,合力竖直向上悬浮:F浮=G,ρ液=ρ物,合力为零下沉:F浮<G,ρ液<ρ物,合力竖直向下随堂检测1.将同一物体放入密度不同的液体中,其浮沉情况不同。通过比较物体密度与液体密度的大小,可判断物体的浮沉情况,请推导出用物体的密度与液体的密度表示的浮沉条件。物体的重力G=mg=ρ物V物g,由阿基米德原理可知,浸没在液体中的物体所受的浮力F浮=ρ液V排g=ρ液V物g,则(1)浸没在液体中的物体,当ρ物<ρ液时,G<F浮,物体上浮。(2)浸没在液体中的物体,当ρ物=ρ液时,G=F浮,物体处于悬浮状态。(3)浸没在液体中的物体,当ρ物>ρ液时,G>F浮,物体下沉。2.一个小球,在水中能漂浮。如果把它放人酒精中,小球()一定会上浮B.一定会悬浮C.一定会下沉D.条件不足,无法判断D3.如图所示,三个完全相同的玻璃缸装满了水,其中图(a)只有水,图(b)水中漂浮着一只玩具小鸭子,图(c)水中漂浮着同样材料的玩具大鸭子。若把三个缸放到台秤上称量,它们的质量大小如何?若两只玩具鸭子的材料(密度)不同,但仍漂浮在水中,则再称量三个缸的质量时,它们的大小又如何?三个缸的质量大小相同;若两只玩具鸭子的材料(密度)不同,但仍漂浮在水中,则三个缸的质量大小仍相同。理由:玩具鸭子处于漂浮状态,F浮=G鸭=m鸭g,由阿基米德原理可知,F浮=G排=m排g,则m鸭=m排,玩具鸭子的质量等于其排开水的质量,所以只要玩具鸭子处于漂浮状态,有鸭子的玻璃缸的质量就等于只有水的玻璃缸的质量,与玩具鸭子的材料(密度)无关。第2课时浮沉条件的应用沪科版
八年级物理(下)合作探究探究点一密度计
用途:测量液体的密度。
构造:密度计是一根上部标有刻度、形状特殊的玻璃管,管下部的玻璃泡内封装小铅丸。
工作原理:
F浮=G密度计的刻度分布不均匀,上疏下密,上小下大
使用方法:密度计放入待测液体中,当密度计静止时,读出液面对应的刻度值即为液体的密度。密度计上的数值表示待测液体的密度与水的密度的倍数关系。如“1.2”表示该液体的密度是1.2×103kg/m3归纳总结
密度计是利用物体的浮沉条件(即漂浮在液面上的物体,它所受的浮力总是等于它受到的重力)和阿基米德原理工作的。由于F浮=G,F浮=G排=ρ液V排g=ρ液Sh入g,所以液体的密度与密度计浸入液体的深度成反比,密度计的刻度值是上端小下端大。合作探究探究点二盐水选种
方法:把种子放入浓度适宜的盐水中,干瘪、虫蛀的种子就会上浮直至漂浮,而饱满的种子则下沉到容器底部。
原理:选小麦种子所用盐水的密度为(1.16~1.2)×103kg/m3。ρ好>ρ盐水G>F浮好种子下沉到水底ρ坏<ρ盐水G<F浮坏种子上浮直至漂浮合作探究探究点三潜水艇演示实验点击画面播放视频
当注射器从试管中抽气时,试管内的水增多,此时试管的总重力增加,当其受到的重力大于浮力时,便会下沉;当其受到的重力等于浮力时,便会悬浮在水中;当注射器向试管中压气时,试管内的水减少,此时试管的总重力减小,当其受到的重力小于浮力时,便会上浮。因此试管能够上浮或下沉是依靠改变自身的重力来实现的。潜水艇就是根据这个道理制造的。归纳总结工作原理:靠改变自身重力上浮和下潜。排出水,潜艇受到的重力减小,G<F浮,潜艇上浮注入水,潜艇受到的重力增大,G>F浮,潜艇下沉浸没在水中时,V排不变,故F浮不变合作探究探究点四热气球释放一个氢气球,氢气球上浮至天花板。现场吹一个气球,扎紧口并松手,气球降至地面。演示实验交流讨论两个气球都受浮力吗?为什么一个上浮,另一个下降呢?如何才能让气球浮在空中?节日放飞的气球如图所示,节日放飞的气球、携带气象仪的高空探测气球等,里面充的是密度小于空气的气体,例如氢气或氦气等。携带气象仪的高空探测气球如图所示,体育、娱乐活动用的热气球,充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气。
原理:利用空气的浮力升空
工作过程:热气球的升降与热气球体积及其内部气体的密度变化有关。热气球的巨大气袋中充满空气,从燃气装置中喷出的火焰加热气袋中的空气,热气球内部气体的温度升高、密度减小(忽略体积变化)。当热气球内部气体的密度比其外部气体的密度小到一定程度时,热气球便上浮了。归纳总结科学书屋“奋斗者”号深潜器“奋斗者”号深潜器通过电磁铁吸附了大铁块,还有一部分铁砂放置在一个容器中,这些总质量加起来之后使得深潜器的总重力大于浮力,深潜器得以不断下沉,同时通过控制倾倒容器中的铁砂可以控制深潜器下沉的速度。当深潜器需要上浮时,电磁铁断电,抛掉电磁铁吸附的铁块,深潜器可以快速上浮。如果遇到紧急情况,系统断电后,电磁铁会自动抛掉铁块,从而让深潜器快速上浮。课堂小结密度计盐水选种潜水艇热气球浮沉条件的应用随堂检测1.如图所示是体育、娱乐活动用的热气球,充的是被燃烧器烧热而体积膨胀的热空气.要使已经升空的热气球上升或下降,下列说法正确的是()A.继续对热空气加热可以使热气球上升B.继续对热空气加热可以使热气球下降C.停止对热空气加热可以使热气球上升D.热气球停在空中静止不动时球内空气的密度与球外空气密度一样大A2.质量相等的实心铝球和铁球放在水中,铁球受的浮力
铝球受的浮力;若把它们都放在水银中静止时,则铁球受的浮力
铝球受的浮
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