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文档简介
第十章
浮力第3节
物体的浮沉条件及应用
浸没在液体中的物体都会受到浮力的作用,但是有的物体上浮,有的物体下沉,有的物体还会悬浮在液体中。这是为什么?一:物体的浮沉条件物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体,受到两个力:竖直向下的重力和竖直向上的浮力。F浮G
物体所受浮力与重力大小的关系对浸没在液体上由静止释放的物体有什么影响呢?悬浮F浮>G,合力方向向上物体上浮F浮=G,合力为0F浮<G,合力方向向下物体下沉物体悬浮最终呈漂浮状态F浮=G最终呈沉底状态F浮=G-F支F浮GF浮GF浮Gvv保持静止悬浮F浮=G1.物体的浮沉状态F浮<G物
物体下沉
F浮>G物
物体上浮两个过程F浮G上浮F浮G下沉三个状态F浮G悬浮F浮G下沉到水底F浮G漂浮
F浮=G物
F浮=G物
F浮<G物
物体悬浮物体漂浮物体下沉到水底2.密度与浮沉状态的关系(1)物体上浮时物体的密度GF浮F浮
>G上浮ρ液gV排
>ρ物gV物∵
V排
=V物∴
ρ液>
ρ物(2)物体漂浮时物体的密度F浮
=G漂浮ρ液gV排
=ρ物gV物
∵
V排
<V物∴
ρ液
>ρ物F浮G(3)物体悬浮时物体的密度F浮
=G悬浮ρ液gV排
=ρ物gV物∵
V排
=V物∴
ρ液
=ρ物GF浮(4)物体下沉时物体的密度F浮
<G下沉ρ液gV排
<ρ物gV物∵
V排
=V物∴
ρ液<ρ物GF浮(5)物体沉没时物体的密度F浮
+F支=G沉底ρ液gV排<ρ物gV物
∵
V排
=V物∴
ρ液<ρ物GF浮F支当ρ液>ρ物时,物体上浮;当ρ液=ρ物时,物体悬浮;当ρ液<ρ物时,物体沉底。3.密度与物体浮沉状态关系的应用人们正是根据这个原理,在用盐水选种时,清除掉漂浮的不饱满的种子,保留下沉的饱满种子。干瘪、虫蛀的种子质量较小,故受到的浮力大于重力而使种子上浮,直至浮力等于重力时漂浮于液面上。饱满的种子,本身质量较大,故重力大于所受浮力,种子会下沉。
如图所示,将新鲜的鸡蛋分别浸没在盛有水和盐水的容器中,观察鸡蛋在容器中的位置。水盐水现象:鸡蛋在清水中沉底;加盐后,鸡蛋上浮直至漂浮在水面上。分析:鸡蛋受到的重力不变,根据阿基米德原理,ρ液变大,浮力变大,鸡蛋的状态发生变化。通过改变重力或浮力的大小,可以改变物体浮沉的状态。知识点二:浮力的应用把橡皮泥做成“空心”的,它的重力不变,但放入水中后排开水的体积变大,受到的浮力变大,所以会漂在水面上。
把一小块橡皮泥放入水中,松手后橡皮泥下沉。有什么办法能让橡皮泥上浮吗?
实心钢铁浸没在水中会下沉,根据F浮=ρ液gV排,在船的重力不变的情况下,尽可能的“挖成空心的”这样就可以增大V排,在ρ液g不变时,增大浮力等重力实现漂浮。轮船采用了“空心法”来增大浮力。有钢铁制造的轮船为什么能够浮在水面上?1.轮船(1)工作原理:轮船采用了“空心法”来增大浮力。(2)排水量(m排):轮船满载时排开的水的质量。F浮=G排=m排g
F浮=G船
m船+m物=m排
如果轮船从海里驶进河里,会
一些(填“上浮”或是“下沉”),是因为轮船始终漂浮F浮=G,船的重力G不变,所以F浮不变;F浮=ρ液gV排,液体密度减小时,排开液体的体积将
。
轮船始终漂浮F浮=G,船的重力G不变,所以F浮不变;根据F浮=ρ液gV排液体密度增大,排开液体的体积将减小,所以船要上浮一些。下沉增大
轮船从河里驶到了海里,要上浮一些,为什么?(3)载重线(吃水线):“FW”通常是指在淡水中的吃水线。“S”、“W”分别代表轮船在夏季(S)和冬季(W)的吃水线,你知道为什么不一样吗?【视频欣赏】2.潜水艇靠改变自身重力上浮和下潜(通过改变蓄水箱中的水的多少)。工作原理:用注射器向密封的瓶内打气,将瓶内的水排出,瓶向上浮起。1.当注射器将气体压入玻璃球时,球内的水量减少球和球内的水受到的重力变小,G<F浮,球将上浮。2.当注射器将球内的气体吸出时,球内的水量增多球和球内的水受到的重力变大,G>F浮,球将下沉。【趣味实验】模拟潜水艇的沉浮3.气球
气球升空是利用充密度小于空气的气体(氦气),使它受到的浮力大于重力而升空的。4.热气球工作原理:F浮=ρ冷空气gV排G总=ρ热空气gV球+G球面F浮>G总热气球上浮
加热内部空气密度减小,重力减小,使得浮力大于重力而上浮。5.飞艇、孔明灯内部充有小于空气密度的气体(氦气)内部加热是空气密度减小,重力减小6.密度计密度计是测定液体密度的仪器,它是利用漂浮条件F浮=G工作的。状
态上浮下沉悬
浮漂浮物体受力分析浮沉条件浮力和重力比较液体密度和物体密度比较特点说明F浮>G物F浮<G物F浮=G物F浮=G物F浮G物G物F浮F浮G物分析运动状态变化的过程分析平衡状态F浮G物ρ液>ρ物ρ液<ρ物ρ液=ρ物ρ液>ρ物ρ物是物体的密度(平均密度),而不是构成该物体的物质的密度1.妈妈生日那天,小梦给妈妈煮饺子时发现,当把饺子放入沸腾的水中后,饺子先下沉到锅底,过了一会儿又上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是(不考虑饺子的吸水性)()A.饺子在下沉的过程中,受到水的压强不变B.饺子上浮过程中,受到的浮力小于它所受的重力C.饺子上浮过程中,受到的浮力大于其下沉时受到的浮力D.饺子在水面漂浮时,受到的浮力大于它所受的重力C2.体积均为200cm3的木块和合金块,放入水中静止时的情况如图所示。已知木块重1.8N,合金块重6N,则木块受到的浮力为_______N,合金块受到的浮力为_____N。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)1.823.丽丽称得一个鸡蛋的质量为55g,将其放入水中后沉入水底,如图甲所示,逐渐向水中加盐,待鸡蛋静止时悬浮于水中,如图乙所示,此时鸡蛋所受浮力为______N;沉底时鸡蛋受到的浮力为F1,悬浮时鸡蛋受到的浮力为F2,则F1_____(选填“>”“=”或“<”)F2。(g
取10N/kg)0.55<4.物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液面相平,如图所示。密度计在液体中受到浮力F甲____F乙,液体对杯底的压强p甲____p乙。(均选填“<”“=”或“>”)=<5.体积为120cm3的一块固体,重为1.8N,放在足量的水中。(已知:ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)(1)求固体浸没在水中时所受浮力多大?(2)说明在水中的固体为什么会下沉?(3)求固体最终静止在容器底部时,它所受的支持力多大?解:(1)∵固体浸没,∴V排=V物=120cm3=1.2×10-4
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