八年级物理（第十章 浮力）第3节 物体的浮沉条件及应用（人教版 学习、上课课件）

10.3物体的浮沉条件及应用第十章浮力 逐点导讲练课堂小结作业提升课时讲解1课时流程2物体的浮沉条件浮力的应用 知识点物体的浮沉条件知1－讲11.浮沉现象(1)物体上浮，最终漂浮在液面上；(2)物体悬浮，可以静止在液面下任何位置；(3)物体下沉，最终沉入液体底部。 知1－讲2.物体的浮沉条件(1)物体的浮沉取决于浮力与重力的大小关系：状态物体浸没在液体中物体部分浸在液体中上浮悬浮下沉漂浮条件F浮>G物F浮=G物F浮<G物F浮=G物示意图 知1－讲(2)物体的浮沉与密度的关系：①浸没在液体中的物体，若ρ物<ρ液，物体将上浮，最终漂浮；②浸没在液体中的物体，若ρ物=ρ液，物体将悬浮；③浸没在液体中的物体，若ρ物>ρ液，物体将下沉。 知1－讲3.浮沉条件的理解(1)上浮和下沉是动态过程。物体浸没在液体中时，受到的浮力最大。①当F浮>G物时，物体上浮，随着物体不断上升，其将有一部分开始露出液面，物体所受的浮力也开始减小，当到F浮=G物时，物体就处于平衡状态——漂浮。 知1－讲②当F浮<G物时，物体下沉，直至容器底对物体产生一定的支持力为止，此时物体在重力、浮力和支持力的作用下处于平衡状态——沉底。(2)漂浮和悬浮时，物体处于平衡状态。由浮沉条件知，漂浮和悬浮时有G物=F浮，则m物g=m排g,可见m物=m排。 知1－讲特别提示:证明：由于物体浸没在液体中，则V排=V物，物体的重力G物=ρ物gV物，物体所受的浮力F浮=ρ液gV排。(1)若ρ物<ρ液，则G物<F浮，故物体会上浮，最终漂浮；(2)若ρ物=ρ液，则G物=F浮，物体受平衡力的作用，会悬浮；(3)若ρ物>ρ液，则G物>F浮，故物体会下沉。 知1－讲警示误区:悬浮与漂浮的区别和联系：悬浮漂浮在液体中的位置液体内部任意位置液体表面任意位置体积关系V排=V物V排<V物密度关系ρ物=ρ液ρ物<ρ液力的关系F浮=G物 知1－练例1[中考·广东]游泳时戴游泳圈是防止溺水的有效方法。质量为50kg的小蓉戴游泳圈后，能静静地漂浮在水面上，如图1所示。游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是()A.5000NB.500NC.50ND.5NC 知1－练解题秘方：人体受力如图2所示，利用G=mg算出人的重力，利用公式V=估算人的体积，再利用公式F浮=ρ水gV排算出人受到的浮力，则游泳圈对人的作用力等于浮力F浮和人的重力G之差。 知1－练解析：小蓉的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N；人体的密度约1.0×103kg/m3，人体的体积V===0.05m3，小蓉漂浮在水面时，约的体积露出水面，即V排=(1－)V=V=×0.05m3=0.045m3，小蓉漂浮时受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.045m3=450N，则游泳圈对小蓉的作用力F=G－F浮=500N－450N=50N。 知1－练1-1.[中考·江西]如图3所示，在家庭小实验中，某同学想让沉底的鸡蛋漂浮在水面上，下列操作可行的是()A.向杯子中加盐B.向杯子中加水C.倒出少量的水D.轻轻摇晃杯子A 知1－练1-2.[中考·凉山州]甲、乙、丙是由不同材料制成、质量相等的实心球，把它们投入水中静止后，甲球漂浮、乙球悬浮、丙球沉底，则它们受到浮力的情况是()A.三球浮力相同B.甲球浮力最小C.乙球浮力最小D.丙球浮力最小D 知2－讲知识点浮力的应用21.浮力的改变方法(1)改变液体(或气体)的密度；(2)改变物体排开液体(或气体)的体积。 知2－讲2.轮船(1)原理：空心法。把密度大于水的钢铁制成空心的，使其排开更多的水，增大可以利用的浮力，从而漂浮在水面上。(2)排水量：①表示轮船的大小；②排水量是轮船按照设计要求满载时排开水的质量。 知2－讲警示误区:关于排水量：●不要误认为排水量是轮船“排开水的重力”，或“排开水的体积”。●轮船的排水量指轮船按设计要求满载货物时排开水的质量，是一定的，不变的；轮船空载或载货不满时，排开水的质量不能叫轮船的“排水量”。●轮船漂浮，则G总=F浮，m船+m货=m排。 知2－讲3.潜水艇(1)原理：通过改变自身重力的方法来实现上浮和下潜。(2)理解：潜水艇浸没在水中潜航时，浮力F浮不变，向水舱中注水，则自重G变大，当G>F浮时将下潜；向外排水，则自重G变小，当F浮>G时将上浮。 知2－讲4.气球和飞艇(1)原理：充入密度小于空气的气体(或热空气)，利用空气浮力来升空。(2)理解：若氢气球和氦气球放出气球内的一部分气体，其排开空气的体积变小，浮力F浮变小，当G>F浮时气球将会降落；对于热气球，停止加热，则其排开空气的体积变小，浮力F浮变小，当G>F浮时气球将会降落。飞艇的降落与气球类似。 知2－讲深度理解:满载航行的轮船，其排水体积也会发生变化。当轮船在海里和河里航行时，其始终是漂浮的，浮力F浮始终等于重力G，保持不变，由于河水密度小于海水密度，由公式F浮=ρgV排知，轮船在海水中排开海水的体积小。 知2－练[中考·福建]“福船”因由福建所造而得名，是古代海上丝绸之路的重要航运工具。如图4所示，船的总质量为2×105kg，则该船所受到的浮力是________N。(g取10N/kg)例2解题秘方：根据轮船在水面上“漂浮”这一条件计算浮力。2×106 知2－练解析：轮船漂浮，则受到的浮力F浮=G船=m船g=2×105kg×10N/kg=2×106N。方法技巧：当轮船满载航行时，有F浮=G总，而F浮=m排g，G总=m船g+m货g，则m排=m船+m货，即轮船的排水量等于船自身质量与满载的货物的质量之和。 知2－练2-1.[中考·临沂]我国自主研制的亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3万吨，于2022年3月15日被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域。驳船因载有“海基一号”而多排开海水的质量()A.等于3万吨B.大于3万吨C.小于3万吨D.都有可能A 知2－练[中考·南京]用硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等，制作如图5所示的潜水艇模型，不计进排气管体积。要让原本悬浮在a位置的潜水艇下潜至b位置悬浮，采取的措施是使瓶内气体()A.增加B.减少C.先增加后减少D.先减少后增加D例3 知2－练解题秘方：a位置悬浮的潜水艇要下潜至b位置悬浮，应控制其先下沉再悬浮，可利用浮沉条件解答。解析：为了让悬浮在a位置的潜水艇下潜至b位置悬浮，应从进排气管吸气，使瓶内的压强减小，水进入塑料瓶，使潜水艇受到的重力大于浮力，实现下沉；然后向瓶内加气，向外排水，使其重力等于浮力而悬浮；可见瓶内气体先减少后增加。 知2－练3-1.[中考·桂林]如图6所示，潜水艇能够上浮和下沉是通过改变________来实现的；潜水艇在上浮过程中，未露出水面之前，所受的浮力将________(填“变大”“变小”或“不变”)。自重不变 知2－练[多选]如图7所示，在热气球下方开口处燃烧液化气，使热气球内部气体温度升高，热气球开始离地，徐徐升空。分析这一过程，下列表述正确的是()A.气球内的气体密度变小，所受重力也变小B.气球内的气体密度不变，所受重力也不变C.气球所受浮力变大D.气球所受浮力不变A、D例4 知2－练解题秘方：气体密度可利用公式ρ=分析或根据密度的影响因素判断，气球所受浮力利用阿基米德原理F浮=ρ空气gV分析。解析：热气球内部气体温度升高，体积增大，部分空气跑到气球外部，则气球内的空气密度减小，使气球整体所受重力G减小；由阿基米德原理F浮=ρ空气gV知浮力不变，当F浮>G时气球升空。 知2－练4-1.如图8所示，是气象探测保障服务团队，在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息，甲的体积小于乙的体积。在探空气球释放前后，气球受到的浮力________(填“大于”“等于”或“小于”)它排开空气所受的重力。等于 物体的浮沉条件及应用物体的浮沉漂浮：F浮＝G条件上浮：F浮＞G悬浮：F浮＝G下沉：F浮＜G应用轮船潜水艇气球、飞艇