物体的浮沉条件及应用(自编)

1、 物体的浮沉条件及应用 教学案北京 蔡雨翔 20013.04教学目标： 1掌握物体的浮沉条件及浮力应用。2通过调节浮力和重力的关系来得到减小或增大可利用的浮力。教学过程： 一物体的浮沉条件 我们都吃过饺子，但是注意煮饺子时饺子浮沉情况是变化的。为什么饺子下锅后先下沉，后悬浮，再上浮，最终漂浮在液面上，它所受力的关系又是怎样的？ 为什么钢铁做成的轮船能浮在水面上？钢铁做成的潜水艇能在水中上浮和下潜呢？1、比较物体的重力和浮力.悬浮上浮v浸在液体中的物体都会受到浮力，但是有的物体要上浮，有的却要下沉，这是为什么？画出图中物体所处几种状况下受力的情况。下沉v物体上浮：F浮 G物 上浮的物体最终要漂浮

2、；物体漂浮：F浮 = G物;物体下沉：F浮 G物，物体下沉，最终沉底;物体悬浮：F浮 = G物2、比较物体的密度上浮： 物液悬浮： 物 = 液下沉： 物液二.浮力的应用1.轮船轮船做成中空的来获得较大浮力，漂浮在水面上；轮船的大小常用排水量来表示。2、潜水艇潜水艇通过改变自重来实现浮沉。3.气球和飞艇取一个稍大的薄塑料袋，袋口用很细的铜丝框成一个圆口，开口朝下，用电吹风向袋内吹热空气。放手后，塑料袋热气球便冉冉上升。气球和飞艇通过改变浮力大小来实现浮沉。4.我国古代在沉浮条件上的一些应用（1）孔明灯：如图所示为传说中三国时代诸葛亮为了军事目的而放飞的“孔明灯”，灯笼内有一个放有松脂的小碟，点燃

3、松脂后，灯笼内空气变热密度变小而使灯笼飞起悬于空中，这其实就是热气球的一种雏形。（2）公元1066年，宋朝的河中府发生黄河水患，冲走了城外桥头的大铁牛，为了把这铁牛从水中捞起，有人潜入水底用绳子拴牢铁牛，绳子另一端系于船上，船当时装满沙土，使绳索绷紧，然后船上人慢慢取走船上沙土，铁牛就被拉了上来，这和现在通用的浮筒打捞法有异曲同工之妙。如图所示。（3）曹冲称象：传说三国时代有人送给曹操一头大象，谁也没有办法称出大象有多重，曹操一个小儿子曹冲十分聪明，他首先让人把大象拉到船上，记下船的吃水深度，再用石块代替大象达到同样的吃水深度，最后分别称出许多石块的总重，也就知道了大象的体重了，如图所示。5.

4、 沉浮条件的一些其他应用（1）浮运架桥法：早在唐朝时，中国人就在黄河上架起大型浮架，贯通了黄河两岸的运输，战争期间有舟桥部队，现在浮运架桥仍然被使用。（2）浮法玻璃生产法：让玻璃液流入熔融金属（如锡液）的槽中，浮在金属液表面，自由摊平可生产出大面积、高质量的平板玻璃。（3）石油钻探平台：随着能源的紧张，人们开始开采海面以下的石油，可造出大型石油钻探平台，开到所在位置再用锚固定，进行石油钻探和开采，我国在南海已经用这种方法生产石油。（4）密度计刻度；密度计的刻度规律；观察密度计的刻度，上面的刻度值小，下面的刻度值大。密度计刻度原理：密度计使用总是漂浮在液面上，在不同的液体中受到的浮力总等于密度计

5、的自身重力，所以根据阿基米德原理，液体的密度和密度计浸入液体中的体积成反比。巩固练习:1、一只氦气球，如图所示容积为5000m3，自身重15000N，已知氦气密度为，空气密度为，那么此氦气球所受的浮力多大？让它载重，若平均每人重700N，可运送多少人？2、一只密度计放入水中时，水面在比重计的a点，放在酒精中时，液面在比重计的b点，若将此比重计放入盐水中，液面将在比重计的（ ）A. a点以下 B. b点以上 C. a、b点之间 D. 无法确定3、潜水艇的有关说法中，正确的是（ ）A. 潜水艇自身重力不变靠改变它的浮力来决定上升或下沉B. 潜水艇所受浮力不变，靠改变自身的重力来决定上升或下沉C.

6、潜水艇在下沉过程，浮力在减小D. 潜水艇在上升过程，浮力在增大当堂检测：1. 把一个自制的密度计分别放入两种不同的液体中，情况如图中甲、乙所示，由此得出的下列判断中正确的是 ( )A这个密度计在甲液体中受的浮力较大 B这个密度计在乙液体中受的浮力较大C甲种液体的密度较大 D密度计在B处的刻度值应大于在A处的刻度值2.某农户长绿豆芽时，将绿豆倒人盛水的容器中，发现成熟饱满的绿豆沉入水底，干瘪、虫蛀的绿豆漂浮在水面上，产生这二现象的原因是 ( )A沉底的绿豆受到的浮力小于重力，漂浮在液面的绿豆受到的浮力大于重力B沉底的绿豆受到的浮力小于重力，漂浮在液面的绿豆受到的浮力等于重力C沉底的绿豆受到的浮力

7、大于重力，漂浮在液面的绿豆受到的浮力等于重力：D沉底的绿豆受到的浮力等于重力，漂浮在液面的绿豆受到的浮力小于重力3. 漂浮和悬浮是物体在液体中时可能处的两种状态，它们的相同点是 ；而从V排和V物的关系上来区别，物体漂浮时V排 V物，而物体悬浮时V排 V物；从物体密度和液体密度的关系上来区别，能漂浮的物体，物 液，而悬浮的物体，物 液(填“>”、“<”或“=”)4. 用手将一重为6N的物体全部压入水中，物体排开的水重为10N；则此时物体受到的浮力为_ N；放手后物体将 (填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)，待物体静止时所受的浮力为 N。课后作业: 1浸在液体中的物体，其浮沉取决于它所受

8、到的_力和_力的大小2鸡蛋放在清水中会下沉，是因为鸡蛋受到的浮力_(选填“大于”、“小于”或“等于”，下同)它的重力；在清水中倒人适量的浓盐水，鸡蛋就会上浮，这是因为鸡蛋受到的浮力_它的重力；当鸡蛋受到的浮力等于它的重力时，鸡蛋就会处于_状态或_状态3一艘远洋轮船装上货物后，发现船身下沉了一些，则它受到的浮力_(选填“变大”、“变小”或“不变”)，当船由内河驶入大海后，船受到的浮力_(选填“变大”、“变小”或“不变”)，船身相对于水面将_(选填“上浮”、“下沉”或“不变”)4一小球所受的重力为5N，体积为5×10-4m3，将它浸没在水中，所受的浮力大小为_N(取g为10N/kg)，浮

9、力的方向是_放开手后，小球将_(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)5浸没在液体中的物体，如果物体的密度_液体的密度，物体上浮至漂浮；如果物体的密度 液体的密度，物体下沉到容器底；如果物体的密度_液体的密度，物体悬浮(填“大于”、“小于”或“等于”) 6一块蜡放在水中能够漂浮在水面上，那么，在下列提供的液体中，放人_中悬浮；放人_中下沉；放人_中也是漂浮(参考数据，蜡0.9×103kg/m3，植物油0.9 ×103kg/m3，海水1.03×103kg/m3，酒精0.8×103kg/m3)7如图所示，将一只玩具青蛙放入水中，它能漂浮在水面；把它放入另一种液体

10、中，它却沉人底部，则在这两种情况下这只玩具青蛙受到的浮力大小相比较( )A在水中受到的浮力较大B在另一种液体中受到的浮力较大C受到的浮力一样大D无法比较浮力大小8. 三国时代，诸葛亮曾放出一种“会飞”的灯笼，后人称其为“孔明灯”，如图所示它上升的主要原因是：灯笼内的热空气密度 空气密度，导致灯笼受到的浮力 灯笼的重力，所以灯笼才上升9小梅帮妈妈做饭时，把一个质量为100g的土豆放进盛满水的盆里，有90mL水溢出，则此土豆在水中处于什么状态?10体积为50cm3、质量为48g的生橡胶块放人足够深的水中静止后，水对它的浮力是多少N?(g取10N/kg)挑战中考：1.如图（a）所示的圆柱形容器，底面

11、积为200cm2，里面装有高20cm的水，将一个体积为500cm3的实心铝球放入水中后，球沉底（容器中水未溢出） 求：（1）（b）中水对容器底的压强和容器底增加的压力 （2）（b）中容器对水平桌面的压强和压力（不计容器重，铝2.7×103kg/m3，g取10N/kg） （a） （b） 、2.底面积为400cm2的圆柱形容器内装有适量的水，将其竖直放在水平桌面上，把边长为10cm的正方体木块A放入水后，再在木块A的上方放一物体B，物体B恰好没入水中，如图（a）所示已知物体B的密度为6×103kg/m3质量为0.6kg（取g10N/kg） （a） （b ） 求：（1）木块A的密

12、度 （2）若将B放入水中，如图（b）所示，求水对容器底部压强的变化已知：S400cm20.04m2，A边长a10cm0.1m，B6×103kg/m2，mB0.6kg求：（1）pA；（2）p3.在水平桌面上竖直放置一个底面积为S的圆柱形容器，内装密度为1的液体将挂在弹簧测力计下体积为V的金属浸没在该液体中（液体未溢出）物体静止时，弹簧测力计示数为F；撤去弹簧测力计，球下沉并静止于容器底部，此时液体对容器底的压力为容器底对金属球的支持力的n倍求（1）金属球的密度；（2）圆柱形容器内液体的质量4.如图（a），在天平左盘放一杯水，右盘放砝码，使天平平衡 （1）将一质量为27g的铝块（铝2.7

13、g/m3）放入左盘水中，水不溢出，天平还能平衡吗?怎么办？ （a） （b）（2）将铝块如图（b）方式放入左盘中，天平还能平衡吗？怎么办？5.如图中，容器内分别装有水和盐水，在液面上浮着一块冰，问：（1）冰在水中熔化后，水面如何变化?（2）冰在盐水中熔化后，液面如何变化? （a） （b） 6.如图（a），在一个较大的容器中盛有水，水中放有一个木块，木块上面放有物体A，此时木块漂浮；如果将A从木块上拿下，并放入水中，当木块和A都静止时（水未溢出），下面说法正确的是（） A当A的密度小于水的密度时，容器中水面上升 （a） （b）B当A的密度大于水的密度时，容器中水面下降 C当A的密度等于水的密度时，

14、容器中水面下降D当A的密度大于水的密度时，将A拿下后悬挂在木块下面，如图（b），容器中水面不变7.一块冰内含有一小石块，放入盛有水的量筒内，正好悬浮于水中，此时量筒内的水面升高了4.6cm当冰熔化后，水面又下降了0.44cm设量筒内横截面积为50cm2，求石块的密度是多少？（冰0.9×103kg/m3）8.在量筒内注入适量的水，将一木块放入水中，水面达到的刻度是V1，如图（a）所示；再将一金属块投入水中，水面达到的刻度是V2，如图（b）所示；若将金属块放在木块上，木块恰好没入水中，这时水面达到的刻度是V3如图（c）所示金属密度_ （a） （b）（c）9. 如图所示的木块浸没在水中，细

15、线对木块的拉力是2N剪断细线，待木块静止后，将木块露出水面的部分切去，再在剩余的木块上加1N向下的压力时，木块有20cm3的体积露出水面求木块的密度（g取10N/kg） 精析分别对木块所处的几种状态作出受力分析如图（a）（b）（c）（a）（b）（c）图159图（a）中，木块受拉力F1，重力和浮力图（b）中，细线剪断，木块处于漂浮状态，设排开水的体积为V排 图（c）中，将露出水面的部分切去后，木块仍漂浮，这时再施加F21 N的压力，仍有部分体积露出水面已知：F1=2N，F2=1N，V20cm3=2×10-5m3 求：水10.如图所示，把甲铁块放在木块上，木块恰好浸没于水中，把乙铁块系在

16、这个木块下面，木块也恰好浸没水中，已知铁的密度为7.9×103kg/m3求：甲、乙铁块的质量比已知：铁7.9×103kg/m3 求： 11如图所示，一个木块用细绳系在容器的底部，向容器内倒水，当木块露出水面的体积是20cm3，时，细绳对木块的拉力为0.6N将细绳剪断，木块上浮，静止时有2/5的体积露出水面，如图（b）所示，求此时木块受到的浮力（g取10Nkg） （a）（b）精析分别对（a）（b）图当中的木块进行受力分析已知：图（a）V露120cm32×105m3，F拉0.6N图（b）V露22/5 V 求：图（b）F浮木，12.已知质量相等的两个实心小球A和B，它们

17、的密度之比AB12，现将A、B放入盛有足够多水的容器中，当A、B两球静止时，水对A、B两球的浮力之比FAFB85，则A_kg/m3，B_kg/m3（水1×103kg/m3）参考答案巩固练习:1645×104N 79 2.A 3.B当堂检测：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 课后作业:1.浮 重 2小于 大于 悬浮 漂浮 3.变大 不变 上浮4. 5 竖直向上 悬浮5.小于 大于 等于 6.植物油 酒精 海水 7A 8. 小于 大于 9.因为 G物>F浮，土豆下沉 10. 0.48N挑战

18、中考： 1.解:放入铝球后，液体增加的深度为hh2.5cm0.025m（1）水对容器底的压强pp水g（hh）1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.20.025）m 2250Pa水对容器底增加的压力FpS水gh·S水gV 1.0×103kg/m3×10N/kg×5×104m35NFG铝球（2）图（b）中，容器对水平桌面的压力FG水G球 （水V水蚀V）g（水Sh铝V）g （1.0×103kg/m3×0.02m2×0.2m2.7×103kg/m3×5×1

19、04m3）×10N/kg 53.5N p2675Pa答案图（b）中，水对容器底的压强为2250Pa，水对容器底增加的压力为5N；容器对水平桌面压力为53.5N，压强为2675Pa 2.解（1）VB0.1×103m3（a）A、B共同悬浮：F浮AF浮BGAGB 公式展开：水g（VAVB）水gVAmBg 其中VA（0.1m）31×103m3 A代入数据：AA0.5×103kg/m3（2）B放入水中后，A漂浮，有一部分体积露出水面，造成液面下降 A漂浮：F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物体密度为0.5×103kg/m3液体对容器底压强减少了125Pa3.解（1）金属球浸没在液体中静止时F浮FG1gVFgV（为金属密度）1（2）如图: 球沉底后受力方程如下：F浮NG（N为支持力） NGF浮F液体对容器底的压力FnF Fm液g1gV m液1V1V答案金属球密度为1，容器中液体质量m液1V4.解（1）因为铝水，放入容器中，铝块将沉底，容器底部增加的压力就是铝块重力天平此时不平衡，左盘下沉，右盘增加27g砝码，可使天平再次平衡（2）铝块浸没于水中，但未沉底，此时容器中液面升高h

21、，容器底部增加的压力F水gh·S水gV铝F浮铝块体积，V积10cm3铝块排开水质量：m排水V铝1g/cm3×10cm310g天平不平衡，左盘下沉右盘再放10g砝码，可使天平再次平衡 5.精析这道题可以用计算的方法来判断，关键是比较两个体积，一是冰熔化前，排开水的体积V排，一个是冰熔化成水后，水的体积V水求出这两个体积，再进行比较，就可得出结论解（1）如图（a）冰在水中，熔化前处于漂浮状态F浮G冰 水g V排m冰g V排冰熔化成水后，质量不变：m水m冰求得：V水 比较和，V水V排也就是冰熔化后体积变小了，恰好占据了原来冰熔化前在水中的体积所以，冰在水中熔化后液面不变（2）冰在

22、盐水中：冰熔化前处于漂浮，如图（b），则F盐浮G冰 盐水g V排盐m冰g V排盐冰熔化成水后，质量不变，推导与问题（1）相同V水 比较和，因为水盐水 V水V排盐也就是冰熔化后占据的体积要大于原来冰熔化前在盐水中的体所以，冰在盐水中熔化后液面上升了答案（1）冰在水中熔化后液面不变（2）冰在盐水中熔化后液面上升6.解A在木块上面，A和木块漂浮，则F浮G水GA V排A从木块上拿下后，若A木，则A和木块均漂浮在水面，A和木块共同排开水的体积为VA排V木排 比较和， A选项中，容器中水面不变，而不是上升C选项当A水时，A拿下放入水中，A悬浮在水中，容器中水面也是不变B选项，当A水时，A放入水中，A沉底，

23、木块和A共同排开水的体积为：V木排VA排比较和，A水，式式液面下降D选项中，A放在木块上和悬挂在木块下面，两次比较，A和木块均漂浮，F浮GAG水不变，V排不变，前后两次注解面无变化液面下降D选项中，A放在木块上和悬挂在木块下面，两次比较，A和木块均漂浮， V排不变，前后两次液面无变化答案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、石悬浮于水中： F浮G冰G石水g（V冰V石）冰 g V冰石g V石石 3.2g/ 答案石块密度为3.2g/8.解因为，所以要求得，关键是求m和V比较（a）和（b）图，金属块体积VV2V1 金属块质量可从浮力知识出发去求得图（a）中，木块漂浮G木F浮木图（c）中，木块和铁漂浮：G木G铁F浮木 G铁F浮木F浮木m铁g水g（V木V木排）水g（V3V1） m铁水g（V3V1）·水 答案·水9.解根据三个图，木块均静止，分别列出受力平衡过程将公式中各量展开，其中V排指图（b）中排开水的体积代入数值事理，过程中用国际单位（略）水V木V0.1 水V排木V （水V排木V排）水×2×105约去V排和V，求得：水0.6×1