物體的浮沉條件及應(yīng)用(自編)

1、 物體的浮沉條件及應(yīng)用 教學(xué)案北京 蔡雨翔 20013.04教學(xué)目標(biāo)： 1掌握物體的浮沉條件及浮力應(yīng)用。2通過調(diào)節(jié)浮力和重力的關(guān)系來得到減小或增大可利用的浮力。教學(xué)過程： 一物體的浮沉條件 我們都吃過餃子，但是注意煮餃子時(shí)餃子浮沉情況是變化的。為什么餃子下鍋后先下沉，后懸浮，再上浮，最終漂浮在液面上，它所受力的關(guān)系又是怎樣的？ 為什么鋼鐵做成的輪船能浮在水面上？鋼鐵做成的潛水艇能在水中上浮和下潛呢？1、比較物體的重力和浮力.懸浮上浮v浸在液體中的物體都會(huì)受到浮力，但是有的物體要上浮，有的卻要下沉，這是為什么？畫出圖中物體所處幾種狀況下受力的情況。下沉v物體上浮：F浮 G物 上浮的物體最終要漂浮

2、；物體漂?。篎浮 = G物;物體下沉：F浮 G物，物體下沉，最終沉底;物體懸?。篎浮 = G物2、比較物體的密度上?。?物液懸浮： 物 = 液下沉： 物液二.浮力的應(yīng)用1.輪船輪船做成中空的來獲得較大浮力，漂浮在水面上；輪船的大小常用排水量來表示。2、潛水艇潛水艇通過改變自重來實(shí)現(xiàn)浮沉。3.氣球和飛艇取一個(gè)稍大的薄塑料袋，袋口用很細(xì)的銅絲框成一個(gè)圓口，開口朝下，用電吹風(fēng)向袋內(nèi)吹熱空氣。放手后，塑料袋熱氣球便冉冉上升。氣球和飛艇通過改變浮力大小來實(shí)現(xiàn)浮沉。4.我國古代在沉浮條件上的一些應(yīng)用（1）孔明燈：如圖所示為傳說中三國時(shí)代諸葛亮為了軍事目的而放飛的“孔明燈”，燈籠內(nèi)有一個(gè)放有松脂的小碟，點(diǎn)燃

3、松脂后，燈籠內(nèi)空氣變熱密度變小而使燈籠飛起懸于空中，這其實(shí)就是熱氣球的一種雛形。（2）公元1066年，宋朝的河中府發(fā)生黃河水患，沖走了城外橋頭的大鐵牛，為了把這鐵牛從水中撈起，有人潛入水底用繩子拴牢鐵牛，繩子另一端系于船上，船當(dāng)時(shí)裝滿沙土，使繩索繃緊，然后船上人慢慢取走船上沙土，鐵牛就被拉了上來，這和現(xiàn)在通用的浮筒打撈法有異曲同工之妙。如圖所示。（3）曹沖稱象：傳說三國時(shí)代有人送給曹操一頭大象，誰也沒有辦法稱出大象有多重，曹操一個(gè)小兒子曹沖十分聰明，他首先讓人把大象拉到船上，記下船的吃水深度，再用石塊代替大象達(dá)到同樣的吃水深度，最后分別稱出許多石塊的總重，也就知道了大象的體重了，如圖所示。5.

4、 沉浮條件的一些其他應(yīng)用（1）浮運(yùn)架橋法：早在唐朝時(shí)，中國人就在黃河上架起大型浮架，貫通了黃河兩岸的運(yùn)輸，戰(zhàn)爭期間有舟橋部隊(duì)，現(xiàn)在浮運(yùn)架橋仍然被使用。（2）浮法玻璃生產(chǎn)法：讓玻璃液流入熔融金屬（如錫液）的槽中，浮在金屬液表面，自由攤平可生產(chǎn)出大面積、高質(zhì)量的平板玻璃。（3）石油鉆探平臺(tái)：隨著能源的緊張，人們開始開采海面以下的石油，可造出大型石油鉆探平臺(tái)，開到所在位置再用錨固定，進(jìn)行石油鉆探和開采，我國在南海已經(jīng)用這種方法生產(chǎn)石油。（4）密度計(jì)刻度；密度計(jì)的刻度規(guī)律；觀察密度計(jì)的刻度，上面的刻度值小，下面的刻度值大。密度計(jì)刻度原理：密度計(jì)使用總是漂浮在液面上，在不同的液體中受到的浮力總等于密度計(jì)

5、的自身重力，所以根據(jù)阿基米德原理，液體的密度和密度計(jì)浸入液體中的體積成反比。鞏固練習(xí):1、一只氦氣球，如圖所示容積為5000m3，自身重15000N，已知氦氣密度為，空氣密度為，那么此氦氣球所受的浮力多大？讓它載重，若平均每人重700N，可運(yùn)送多少人？2、一只密度計(jì)放入水中時(shí)，水面在比重計(jì)的a點(diǎn)，放在酒精中時(shí)，液面在比重計(jì)的b點(diǎn)，若將此比重計(jì)放入鹽水中，液面將在比重計(jì)的（ ）A. a點(diǎn)以下 B. b點(diǎn)以上 C. a、b點(diǎn)之間 D. 無法確定3、潛水艇的有關(guān)說法中，正確的是（ ）A. 潛水艇自身重力不變靠改變它的浮力來決定上升或下沉B. 潛水艇所受浮力不變，靠改變自身的重力來決定上升或下沉C.

6、潛水艇在下沉過程，浮力在減小D. 潛水艇在上升過程，浮力在增大當(dāng)堂檢測(cè)：1. 把一個(gè)自制的密度計(jì)分別放入兩種不同的液體中，情況如圖中甲、乙所示，由此得出的下列判斷中正確的是 ( )A這個(gè)密度計(jì)在甲液體中受的浮力較大 B這個(gè)密度計(jì)在乙液體中受的浮力較大C甲種液體的密度較大 D密度計(jì)在B處的刻度值應(yīng)大于在A處的刻度值2.某農(nóng)戶長綠豆芽時(shí)，將綠豆倒人盛水的容器中，發(fā)現(xiàn)成熟飽滿的綠豆沉入水底，干癟、蟲蛀的綠豆漂浮在水面上，產(chǎn)生這二現(xiàn)象的原因是 ( )A沉底的綠豆受到的浮力小于重力，漂浮在液面的綠豆受到的浮力大于重力B沉底的綠豆受到的浮力小于重力，漂浮在液面的綠豆受到的浮力等于重力C沉底的綠豆受到的浮力

7、大于重力，漂浮在液面的綠豆受到的浮力等于重力：D沉底的綠豆受到的浮力等于重力，漂浮在液面的綠豆受到的浮力小于重力3. 漂浮和懸浮是物體在液體中時(shí)可能處的兩種狀態(tài)，它們的相同點(diǎn)是 ；而從V排和V物的關(guān)系上來區(qū)別，物體漂浮時(shí)V排 V物，而物體懸浮時(shí)V排 V物；從物體密度和液體密度的關(guān)系上來區(qū)別，能漂浮的物體，物 液，而懸浮的物體，物 液(填“>”、“<”或“=”)4. 用手將一重為6N的物體全部壓入水中，物體排開的水重為10N；則此時(shí)物體受到的浮力為_ N；放手后物體將 (填“上浮”、“下沉”或“懸浮”)，待物體靜止時(shí)所受的浮力為 N。課后作業(yè): 1浸在液體中的物體，其浮沉取決于它所受

8、到的_力和_力的大小2雞蛋放在清水中會(huì)下沉，是因?yàn)殡u蛋受到的浮力_(選填“大于”、“小于”或“等于”，下同)它的重力；在清水中倒人適量的濃鹽水，雞蛋就會(huì)上浮，這是因?yàn)殡u蛋受到的浮力_它的重力；當(dāng)雞蛋受到的浮力等于它的重力時(shí)，雞蛋就會(huì)處于_狀態(tài)或_狀態(tài)3一艘遠(yuǎn)洋輪船裝上貨物后，發(fā)現(xiàn)船身下沉了一些，則它受到的浮力_(選填“變大”、“變小”或“不變”)，當(dāng)船由內(nèi)河駛?cè)氪蠛：?，船受到的浮力_(選填“變大”、“變小”或“不變”)，船身相對(duì)于水面將_(選填“上浮”、“下沉”或“不變”)4一小球所受的重力為5N，體積為5×10-4m3，將它浸沒在水中，所受的浮力大小為_N(取g為10N/kg)，浮

9、力的方向是_放開手后，小球?qū)(選填“上浮”、“下沉”或“懸浮”)5浸沒在液體中的物體，如果物體的密度_液體的密度，物體上浮至漂?。蝗绻矬w的密度 液體的密度，物體下沉到容器底；如果物體的密度_液體的密度，物體懸浮(填“大于”、“小于”或“等于”) 6一塊蠟放在水中能夠漂浮在水面上，那么，在下列提供的液體中，放人_中懸?。环湃薩中下沉；放人_中也是漂浮(參考數(shù)據(jù)，蠟0.9×103kg/m3，植物油0.9 ×103kg/m3，海水1.03×103kg/m3，酒精0.8×103kg/m3)7如圖所示，將一只玩具青蛙放入水中，它能漂浮在水面；把它放入另一種液體

10、中，它卻沉人底部，則在這兩種情況下這只玩具青蛙受到的浮力大小相比較( )A在水中受到的浮力較大B在另一種液體中受到的浮力較大C受到的浮力一樣大D無法比較浮力大小8. 三國時(shí)代，諸葛亮曾放出一種“會(huì)飛”的燈籠，后人稱其為“孔明燈”，如圖所示它上升的主要原因是：燈籠內(nèi)的熱空氣密度 空氣密度，導(dǎo)致燈籠受到的浮力 燈籠的重力，所以燈籠才上升9小梅幫媽媽做飯時(shí)，把一個(gè)質(zhì)量為100g的土豆放進(jìn)盛滿水的盆里，有90mL水溢出，則此土豆在水中處于什么狀態(tài)?10體積為50cm3、質(zhì)量為48g的生橡膠塊放人足夠深的水中靜止后，水對(duì)它的浮力是多少N?(g取10N/kg)挑戰(zhàn)中考：1.如圖（a）所示的圓柱形容器，底面

11、積為200cm2，里面裝有高20cm的水，將一個(gè)體積為500cm3的實(shí)心鋁球放入水中后，球沉底（容器中水未溢出） 求：（1）（b）中水對(duì)容器底的壓強(qiáng)和容器底增加的壓力 （2）（b）中容器對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)和壓力（不計(jì)容器重，鋁2.7×103kg/m3，g取10N/kg） （a） （b） 、2.底面積為400cm2的圓柱形容器內(nèi)裝有適量的水，將其豎直放在水平桌面上，把邊長為10cm的正方體木塊A放入水后，再在木塊A的上方放一物體B，物體B恰好沒入水中，如圖（a）所示已知物體B的密度為6×103kg/m3質(zhì)量為0.6kg（取g10N/kg） （a） （b ） 求：（1）木塊A的密

12、度 （2）若將B放入水中，如圖（b）所示，求水對(duì)容器底部壓強(qiáng)的變化已知：S400cm20.04m2，A邊長a10cm0.1m，B6×103kg/m2，mB0.6kg求：（1）pA；（2）p3.在水平桌面上豎直放置一個(gè)底面積為S的圓柱形容器，內(nèi)裝密度為1的液體將掛在彈簧測(cè)力計(jì)下體積為V的金屬浸沒在該液體中（液體未溢出）物體靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F；撤去彈簧測(cè)力計(jì)，球下沉并靜止于容器底部，此時(shí)液體對(duì)容器底的壓力為容器底對(duì)金屬球的支持力的n倍求（1）金屬球的密度；（2）圓柱形容器內(nèi)液體的質(zhì)量4.如圖（a），在天平左盤放一杯水，右盤放砝碼，使天平平衡 （1）將一質(zhì)量為27g的鋁塊（鋁2.7

13、g/m3）放入左盤水中，水不溢出，天平還能平衡嗎?怎么辦？ （a） （b）（2）將鋁塊如圖（b）方式放入左盤中，天平還能平衡嗎？怎么辦？5.如圖中，容器內(nèi)分別裝有水和鹽水，在液面上浮著一塊冰，問：（1）冰在水中熔化后，水面如何變化?（2）冰在鹽水中熔化后，液面如何變化? （a） （b） 6.如圖（a），在一個(gè)較大的容器中盛有水，水中放有一個(gè)木塊，木塊上面放有物體A，此時(shí)木塊漂?。蝗绻麑從木塊上拿下，并放入水中，當(dāng)木塊和A都靜止時(shí)（水未溢出），下面說法正確的是（） A當(dāng)A的密度小于水的密度時(shí)，容器中水面上升 （a） （b）B當(dāng)A的密度大于水的密度時(shí)，容器中水面下降 C當(dāng)A的密度等于水的密度時(shí)，

14、容器中水面下降D當(dāng)A的密度大于水的密度時(shí)，將A拿下后懸掛在木塊下面，如圖（b），容器中水面不變7.一塊冰內(nèi)含有一小石塊，放入盛有水的量筒內(nèi)，正好懸浮于水中，此時(shí)量筒內(nèi)的水面升高了4.6cm當(dāng)冰熔化后，水面又下降了0.44cm設(shè)量筒內(nèi)橫截面積為50cm2，求石塊的密度是多少？（冰0.9×103kg/m3）8.在量筒內(nèi)注入適量的水，將一木塊放入水中，水面達(dá)到的刻度是V1，如圖（a）所示；再將一金屬塊投入水中，水面達(dá)到的刻度是V2，如圖（b）所示；若將金屬塊放在木塊上，木塊恰好沒入水中，這時(shí)水面達(dá)到的刻度是V3如圖（c）所示金屬密度_ （a） （b）（c）9. 如圖所示的木塊浸沒在水中，細(xì)

15、線對(duì)木塊的拉力是2N剪斷細(xì)線，待木塊靜止后，將木塊露出水面的部分切去，再在剩余的木塊上加1N向下的壓力時(shí)，木塊有20cm3的體積露出水面求木塊的密度（g取10N/kg） 精析分別對(duì)木塊所處的幾種狀態(tài)作出受力分析如圖（a）（b）（c）（a）（b）（c）圖159圖（a）中，木塊受拉力F1，重力和浮力圖（b）中，細(xì)線剪斷，木塊處于漂浮狀態(tài)，設(shè)排開水的體積為V排 圖（c）中，將露出水面的部分切去后，木塊仍漂浮，這時(shí)再施加F21 N的壓力，仍有部分體積露出水面已知：F1=2N，F(xiàn)2=1N，V20cm3=2×10-5m3 求：水10.如圖所示，把甲鐵塊放在木塊上，木塊恰好浸沒于水中，把乙鐵塊系在

16、這個(gè)木塊下面，木塊也恰好浸沒水中，已知鐵的密度為7.9×103kg/m3求：甲、乙鐵塊的質(zhì)量比已知：鐵7.9×103kg/m3 求： 11如圖所示，一個(gè)木塊用細(xì)繩系在容器的底部，向容器內(nèi)倒水，當(dāng)木塊露出水面的體積是20cm3，時(shí)，細(xì)繩對(duì)木塊的拉力為0.6N將細(xì)繩剪斷，木塊上浮，靜止時(shí)有2/5的體積露出水面，如圖（b）所示，求此時(shí)木塊受到的浮力（g取10Nkg） （a）（b）精析分別對(duì)（a）（b）圖當(dāng)中的木塊進(jìn)行受力分析已知：圖（a）V露120cm32×105m3，F(xiàn)拉0.6N圖（b）V露22/5 V 求：圖（b）F浮木，12.已知質(zhì)量相等的兩個(gè)實(shí)心小球A和B，它們

17、的密度之比AB12，現(xiàn)將A、B放入盛有足夠多水的容器中，當(dāng)A、B兩球靜止時(shí)，水對(duì)A、B兩球的浮力之比FAFB85，則A_kg/m3，B_kg/m3（水1×103kg/m3）參考答案鞏固練習(xí):1645×104N 79 2.A 3.B當(dāng)堂檢測(cè)：1. D 2. B 3. 浮力等于重力 ； V排 V物 V排 = V物；物 液， 物 = 液4. _10_ 上浮 6 課后作業(yè):1.浮 重 2小于 大于 懸浮 漂浮 3.變大 不變 上浮4. 5 豎直向上 懸浮5.小于 大于 等于 6.植物油 酒精 海水 7A 8. 小于 大于 9.因?yàn)?G物>F浮，土豆下沉 10. 0.48N挑戰(zhàn)

18、中考： 1.解:放入鋁球后，液體增加的深度為hh2.5cm0.025m（1）水對(duì)容器底的壓強(qiáng)pp水g（hh）1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.20.025）m 2250Pa水對(duì)容器底增加的壓力FpS水gh·S水gV 1.0×103kg/m3×10N/kg×5×104m35NFG鋁球（2）圖（b）中，容器對(duì)水平桌面的壓力FG水G球 （水V水蝕V）g（水Sh鋁V）g （1.0×103kg/m3×0.02m2×0.2m2.7×103kg/m3×5×1

19、04m3）×10N/kg 53.5N p2675Pa答案圖（b）中，水對(duì)容器底的壓強(qiáng)為2250Pa，水對(duì)容器底增加的壓力為5N；容器對(duì)水平桌面壓力為53.5N，壓強(qiáng)為2675Pa 2.解（1）VB0.1×103m3（a）A、B共同懸?。篎浮AF浮BGAGB 公式展開：水g（VAVB）水gVAmBg 其中VA（0.1m）31×103m3 A代入數(shù)據(jù)：AA0.5×103kg/m3（2）B放入水中后，A漂浮，有一部分體積露出水面，造成液面下降 A漂?。篎浮AGA 水gVA排AgVAVA排0.5×103m3液面下降h 0.0125m液面下降p水gh1.

20、0×103kg/m3×10N/kg×0.0125m125Pa答案A物體密度為0.5×103kg/m3液體對(duì)容器底壓強(qiáng)減少了125Pa3.解（1）金屬球浸沒在液體中靜止時(shí)F浮FG1gVFgV（為金屬密度）1（2）如圖: 球沉底后受力方程如下：F浮NG（N為支持力） NGF浮F液體對(duì)容器底的壓力FnF Fm液g1gV m液1V1V答案金屬球密度為1，容器中液體質(zhì)量m液1V4.解（1）因?yàn)殇X水，放入容器中，鋁塊將沉底，容器底部增加的壓力就是鋁塊重力天平此時(shí)不平衡，左盤下沉，右盤增加27g砝碼，可使天平再次平衡（2）鋁塊浸沒于水中，但未沉底，此時(shí)容器中液面升高h(yuǎn)

21、，容器底部增加的壓力F水gh·S水gV鋁F浮鋁塊體積，V積10cm3鋁塊排開水質(zhì)量：m排水V鋁1g/cm3×10cm310g天平不平衡，左盤下沉右盤再放10g砝碼，可使天平再次平衡 5.精析這道題可以用計(jì)算的方法來判斷，關(guān)鍵是比較兩個(gè)體積，一是冰熔化前，排開水的體積V排，一個(gè)是冰熔化成水后，水的體積V水求出這兩個(gè)體積，再進(jìn)行比較，就可得出結(jié)論解（1）如圖（a）冰在水中，熔化前處于漂浮狀態(tài)F浮G冰 水g V排m冰g V排冰熔化成水后，質(zhì)量不變：m水m冰求得：V水 比較和，V水V排也就是冰熔化后體積變小了，恰好占據(jù)了原來冰熔化前在水中的體積所以，冰在水中熔化后液面不變（2）冰在

22、鹽水中：冰熔化前處于漂浮，如圖（b），則F鹽浮G冰 鹽水g V排鹽m冰g V排鹽冰熔化成水后，質(zhì)量不變，推導(dǎo)與問題（1）相同V水 比較和，因?yàn)樗}水 V水V排鹽也就是冰熔化后占據(jù)的體積要大于原來冰熔化前在鹽水中的體所以，冰在鹽水中熔化后液面上升了答案（1）冰在水中熔化后液面不變（2）冰在鹽水中熔化后液面上升6.解A在木塊上面，A和木塊漂浮，則F浮G水GA V排A從木塊上拿下后，若A木，則A和木塊均漂浮在水面，A和木塊共同排開水的體積為VA排V木排 比較和， A選項(xiàng)中，容器中水面不變，而不是上升C選項(xiàng)當(dāng)A水時(shí)，A拿下放入水中，A懸浮在水中，容器中水面也是不變B選項(xiàng)，當(dāng)A水時(shí)，A放入水中，A沉底，

23、木塊和A共同排開水的體積為：V木排VA排比較和，A水，式式液面下降D選項(xiàng)中，A放在木塊上和懸掛在木塊下面，兩次比較，A和木塊均漂浮，F(xiàn)浮GAG水不變，V排不變，前后兩次注解面無變化液面下降D選項(xiàng)中，A放在木塊上和懸掛在木塊下面，兩次比較，A和木塊均漂浮， V排不變，前后兩次液面無變化答案B、D 7.已知：S50cm2 h14.6cm，h20.44cm求：石解V冰V石Sh150cm2×4.6cm230 cm3冰熔化后，水面下降h2Vh2S0.44cm×50cm222 cm3 m冰m水 冰V冰水V水，V水V冰 VV冰V水V冰V冰V冰0.1V冰22 cm3 V石230 cm322

24、0 cm310 cm3冰、石懸浮于水中： F浮G冰G石水g（V冰V石）冰 g V冰石g V石石 3.2g/ 答案石塊密度為3.2g/8.解因?yàn)椋砸蟮?，關(guān)鍵是求m和V比較（a）和（b）圖，金屬塊體積VV2V1 金屬塊質(zhì)量可從浮力知識(shí)出發(fā)去求得圖（a）中，木塊漂浮G木F浮木圖（c）中，木塊和鐵漂浮：G木G鐵F浮木 G鐵F浮木F浮木m鐵g水g（V木V木排）水g（V3V1） m鐵水g（V3V1）·水 答案·水9.解根據(jù)三個(gè)圖，木塊均靜止，分別列出受力平衡過程將公式中各量展開，其中V排指圖（b）中排開水的體積代入數(shù)值事理，過程中用國際單位（略）水V木V0.1 水V排木V （水V排木V排）水×2×105約去V排和V，求得：水0.6×1