2021学年10.3 物体的浮沉条件及其应用教课课件ppt

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潜水艇时而浮于水面，时而潜入水底，有时又能停留在水中，其中的奥秘在哪里？
10.3 物体的浮沉条件及应用
让鸡蛋像潜水艇一样浮沉
我们可以从鸡蛋的受力情况去分析物体的浮沉条件.
条件:物体浸没在液体中且只受浮力和重力作用
2．物体密度与液体密度间的关系
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； V排 = V物
漂浮：F浮= G r液＞r物
（1）上浮和下沉是不平衡态； 悬浮和漂浮是平衡（静止）态（2）上浮、下沉和悬浮：V排=V； 漂浮：V排＜V（3）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
浮沉条件(1) 漂浮 F浮=G物 V排ρ物(2) 悬浮 F浮=G物 V排=V物 ∴ρ液=ρ物(3) 上浮 F浮>G物 V排=V物 ∴ρ液>ρ物(4) 下沉 F浮揭示实验中浮力测量方法
揭示了物体漂浮、悬浮条件
1、重为15 N的物体，浸没于装满水的容器中后，溢出了5×10-4 m3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 ×103 kg/m3 ×9.8 N/kg×5×10-4 m3 =4.9 N<15 N ∵ F浮2. 质量相等的甲、乙、丙三个实心球，放入某种液体中静止时的情况如图所示,它们所受的浮力F甲、F乙、F丙之间的关系应为：F甲＿＿F乙＿＿F丙； 它们的密度ρ甲、ρ乙、ρ丙之间的关系是：ρ甲＿＿ρ乙＿＿ρ丙。（均选填“＞”“＜”或“＝”）
3.如图10（甲）所示，弹簧测力计示数为5N。如图10（乙）所示，小球一半浸在水中，测力计示数为2N。则小球受到的浮力为____N，小球的体积为____cm3。剪断悬吊小球的细线，小球在水中稳定时受到的浮力为____N。（g取10N/kg）
答案： 3 600 5
4.如图所示，先将半个西瓜皮轻轻放在水缸中，发现它漂在水面上，此时它受到的浮力大小为F浮1．然后把它按入水面下．发现它沉入水底，此时它受到的浮力大小为F浮2．则F浮1与 F浮2的大小关系是（ ）A．F浮1＞F浮2 B．F浮1=F浮2C．F浮1＜F浮2 D．无法比较
1.8；2．
5、体积均为200㎝3的木块和合金块，放入水中静止时的情况如图所示，已知木块重为1.8N，合金块重为6N，则木块受到的浮力为 N，合金块受到的浮力为 N。
6、在一支平底试管内装入适量铁砂，先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里，如图所示。下列说法正确的是（　　）A．试管在甲液体中受到的浮力较大B．试管在乙液体中受到的浮力较大C．装甲液体的烧杯底部所受液体压强较大D．装乙液体的烧杯底部所受液体压强较大
7.如图11所示，体积为V=200cm3的木块在绳子拉力F=0.8N的作用下完全浸没在水中（g=10N/kg，ρ水1.0×103kg/m3,绳子重力不计）。求：（1）木块此时受到浮力。 （2）木块的重力。（3）剪断绳子，木块静止时排开水的体积。
解：（1）F浮=ρ水gV排=10003×10×200×106=2（N）（2）G=F浮-F=2N-0.8N=1.2N（3）F浮=ρ水V排g=S物 V排=1.2×10-4（N）
　　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。
　　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。　
　　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。
　　 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。
金属锡的密度是7.3 g/cm3，怎样才能让密度比水大的锡漂浮在水中呢？
把锡压成薄片，包成盒状，使之成为能承载重物的小船，漂浮在水面上。
（1）工作原理：在质量不变的情况下，将钢铁做制成空心的轮船，可以排开更多的水，来获得更大的浮力漂浮在水面上。
（2）排水量（m排水）：轮船满载时排开水的质量： F浮= m排g 而 F浮=G ∴ m船+m货= m排水
（3）载重线（吃水线）
每艘轮船的船身侧面都设计有一条最大吃水线，轮船在载物时水面不能超过这条吃线，从而确保了轮船的安全出航。
1.如图8所示，中国辽宁号航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰，舰长304 m、舰宽70.5 m，满载时排水量达67500 t。（1）它满载时所受的浮力为 牛(取g=10N/kg)。（2）2012年9月25日，该舰正式加入中国海军序列。2012年11月23日，中国航母舰载机歼-15着舰成功。 当舰载机着舰后，浮力将 （选填“不变”、“变小”、“变大”）。
答案： 13．6.75×108 变大
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）
工作原理：靠改变自身重力上浮和下潜。
模拟潜水艇：用注射器向密封的瓶内打起，将瓶内的水排出，瓶向上浮起
①气球采用充密度比空气小的气体（氢气、氦气、热空气）的办法，使它受到的浮力大于重力而升空。升空时ρ平均< ρ空气。气球不能无限制地升入高空，当F浮=G球时，应该悬浮，实际上在没有达到悬浮时，其内部气压大于外部气压而破裂。②热气球利用空气受热膨胀，热空气的密度小于空气的密度，实现在空气中上升（浮力大于自身重力）③飞艇利用改变自身的体积，实现沉浮（升降）。如减小体积,则有F浮1、密度计是一种什么仪器？它的刻度有什么特点？测量液体密度的仪器,刻度是上小下大且不均匀。2、密度计的工作原理是什么？物体漂浮在液面上的条件F浮＝G3、密度计浸入不同液体中 所受浮力大小相同吗？
1.在一根表面涂蜡的细木棍的一端绕着适量的铁丝，把它放到甲乙丙三种密度不同的液体中，木棍浸入液体里的情况如图所示，则木棍在三种液体里受到的浮力F的大小及三种液体密度ρ之间的关系，正确的是（ ）A．F甲＞F乙＞F丙 ρ甲＞ρ乙＞ρ丙B．F甲＜F乙＜F丙 ρ甲＜ρ乙＜ρ丙C．F甲=F乙=F丙 ρ甲＞ρ乙＞ρ丙D．F甲=F乙=F丙 ρ甲＜ρ乙＜ρ丙
2．潜水艇在水中是靠改变自身重力实现上浮和下沉的．下列分析正确的是(　　)A．潜水艇上浮未露出水面的过程中，它的水舱需要吸入水B．潜水艇上浮未露出水面的过程中，它受到的浮力变小C．潜水艇在水面下继续下沉时，它受到的浮力会变大D．潜水艇在水面下继续下沉时，它受到的浮力会不变
3.一艘轮船的排水量是50000吨，当它满载在长江内河航行时，排开水的体积是　　　　m3，一艘潜水艇从长江内河潜行（潜行：指）到海洋时，潜水艇受到的浮力　　（选填“变大”、“不变”或“变小”）（ρ水=1.0×103kg/m3，ρ海水=1.03×103kg/m3）
4.某同学制作了如图所示的潜艇模型，下列说法错误的是(　　)A．潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的B．向内推注射器活塞，水会被压入试管中，可实现潜艇下沉C．推拉注射器活塞，试管内水量适当时，可实现潜艇悬浮D．潜艇模型的试管上绕些铁丝，可保持试管稳定
5、如图所示，小明利用量筒巧妙地测出了小茶杯的密度．A．将小茶杯放入量筒内，使其　 　水面，稳定后读出水面对应刻度值为Va；B．再将小茶杯放入量筒内，使其　 　水中，稳定后读出水面对应刻度值为Vb；C．向量筒内倒入适量的水，读出水面对应刻度值为Vc；上述操作的合理顺序为　 　；小茶杯密度的表达式：ρ=　　．
.如图所示，小明利用量筒巧妙地测出了小茶杯的密度．A．将小茶杯放入量筒内，使其　漂浮　水面，稳定后读出水面对应刻度值为Va；B．再将小茶杯放入量筒内，使其　沉入　水中，稳定后读出水面对应刻度值为Vb；C．向量筒内倒入适量的水，读出水面对应刻度值为Vc；上述操作的合理顺序为　CAB　；小茶杯密度的表达式：ρ=　　．
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