物体的沉浮条件及其应用教案

1、物体的沉浮条件及其应用适用学科初中物理适用年级初中二年级适用区域通用课时时长（分钟）120知识点物体的沉浮条件及应用；教学目标1. 通过收集关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值2. 知道物体的浮沉条件，并能分析解决相应的物理问题3. 了解轮船潜水艇、气球、飞艇是怎样工作的，从而明确浮力应用的社会价值教学重点浮沉条件及其应用教学难点浮沉条件及其应用教学过程一、创设情况2014年4月16日，一艘载有450余名乘客的“岁月(SEWOL)号”客轮在全罗南道珍岛郡屏风岛以北20公里海上发生沉没事故。物体的浮沉条件是什么? 二、知识讲解(一)物体的浮沉条件及判断方法浸没在液体中的物体的浮沉决定于物体

2、受到的浮力和重力的大小1浮沉条件注意：漂浮时V排<V物；悬浮或沉底时V排=V物2物体浮沉的判断方法注意：判断物体浮沉时，不局限于用某种方法，应根据题目所给条件选择最恰当的方法。上表中的物体应是实心的。3. 漂浮与悬浮的异同点 (1）相同的地方物体在“漂浮”或“悬浮”时，都是静止状态，都受平衡力作用：浮；即使物体悬浮于跟容器相接触处，这时物体的底跟容器的底没有挤压作用。 (2）不同的地方 在液体中的位置不同。漂浮体总有一部分体积露出液面，它的上表面一定高于液面；但悬浮体上表面一般低于液面，最高也只能跟液面相平。 排与物的大小关系不同。漂浮体有漂物；悬浮体有悬排物。三者关系为漂排物悬排。 物

3、与液的大小关系不同。漂浮体有物漂液；悬浮体有物悬液。三者关系为： 悬液物< 漂液。综上分析可知，浸在液体里的物体，不论是在“上浮”或“下沉”的过程中还是在 “漂浮”或“悬浮”的静止状态下，都受到重力和液体竖直向上的浮力作用，都遵守阿 基米德原理。(二)浮沉条件的应用1密度计：物体漂浮条件的应用注意：密度计是用来测量液体的密度，密度计在不同的液体中所受浮力相同，因此在密度大的液体中排开的液体的体积小，所以密度计刻度上小下大。 2轮船：物体漂浮条件的应用。(1)轮船在不同的水中(如江水、海水)都处在漂浮状态所受浮力相等；(2)轮船排水量是指轮船排开水的质量。根据物体漂浮条件可知：F浮=G物+

4、G船；G排=G物+G船；m排=m物+m船 3潜水艇：靠改变自身重力实现浮与沉 注意：潜水艇在水下时浮力不变，充水时，重力增大，当重力大于浮力则下沉；排水时，重力减小，当重力小于浮力则上浮。 4气球：升空时气球里充密度小于空气的气体；返回时放掉一部分气体，使气球的体积变小，浮力减小且小于重力。 比较：探测气球和热气球浮沉原理 上升 下降 气球 充入密度小于 空气的气体 放掉球内部分气体，使球的 体积减小 热气球充入加热后的热空气停止加热，热空气冷却，热气球内空气密度增大盐水选种：配置盐水，使其密度小于优质种子的密度而大于劣质种子的密度。三、例题精析考点1、物体浮沉情况的判断 【例题1】用手将一重

5、为8N的物体全部压入水中，物体排开的水重为10N，此时物体受到的浮力为_N；放手后物体将_（选填上浮、下沉或悬浮）；待物体静止时所受浮力为_N 【答案】10，上浮，8 【解析】根据阿基米德原理，物体所受浮力等于它排开的水重因此，F浮=10N，大于重力8N，放手后物体将上浮待物体静止时，会漂浮在水面上，物体的重力等于浮力，为8N考点2、利用浮沉条件比较密度 【例题2】（2013潍坊）密度计是用来测量液体密度的仪器，把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中，密度计静止时，两种液体的深度相同，如图所示，甲、乙两种液体对容器底的压强分别为p甲和p乙，密度计受到的浮力分别为F甲和F乙，则（） Ap

6、甲p乙 F甲=F乙 Bp甲p乙 F甲F乙 Cp甲p乙 F甲=F乙 Dp甲p乙 F甲F乙 【答案】A 【解析】由图可知，密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态，同一支密度计的重力不变，密度计在两种液体中所受的浮力相等；甲中密度计排开液体的体积大与乙中排开液体的体积，根据F浮=gV排可知，甲液体的密度小于乙液体的密度, 据p=gh可知，在h相同时，在甲液体中的压强小于在乙液体中的压强故选A考点3、浮沉条件生活中的应用 【例题3】（2006安徽）农村地区常有用地窖储藏农作物的习惯由于植物的呼吸，地窖内会不断地积蓄C02气体，浓度过高时将威胁到人的安全为试探C02的“浓度”，人们常将点燃的蜡烛带到地窖里如果

7、蜡烛熄灭说明C02浓度过高，如果蜡烛没熄灭说明浓度不高其实，你也可以用所学的物理规律来解决这个问题现在给你一只轻小的气球，里面充有空气后扎住口请你用浮力和密度方面的知识大致判断地窖里C02气体的“浓度”是否危及人身安全把你的实验方法、可能看到的现象、你的判断以及其中的物理道理填写在下面的表格中 你的方法可能看到的现象和你的判断其中的物理道理现象：判断： 【答案】实验方法、看到的现象、判断以及其中的物理道理见表格中 你的方法可能看到的现象和你的判断其中的物理道理将小气球放入地窖中观察小气球的浮沉情况现象判断物体的浮沉条件：浸没空气中的物体，如果物体的密度小于空气的密度，物体将上浮；如果物体的密度

8、大于空气的密度，物体将下沉；如果物体的密度等于空气的密度，物体将悬浮小气球沉底C02浓度较低，人下地窖安全小气球悬浮在空中CO2浓度较高，人下地窖危险小气球上浮CO2浓度较高，人下地窖危险 【解析】判断地窖里C02气体的“浓度”的方法：将小气球放入地窖中观察小气球的浮沉情况（1）现象：小气球沉底；判断：C02浓度较低，地窖里空气的密度等于或小于气球内空气的密度，小球将上浮或悬浮，此时地窖内空气中含有氧气多，人下地窖安全；（2）现象：小气球悬浮在空中或上浮；判断：CO2浓度较高，地窖里空气的密度小于气球内空气的密度，小球将下沉，此时地窖内空气中含有氧气少，人下去后因缺氧危及人身安全；考点4、探究

9、物体的浮沉条件 【例题4】小明和小华用图1所给器材做“探究物体浮沉条件”的实验请在下面横线上填人相应正确内容 （1）他们首先探究物体下沉的条件，过程如下：A将部分螺母放人塑料瓶中，旋紧瓶盖，浸没水中松手后，观察到小瓶下沉；B取出小瓶，用抹布擦干小瓶；C将小瓶挂在弹簧测力计下，见图2（a），测出其重力为_N；D将小瓶浸没水中，弹簧测力计示数见图2（b），则小瓶受到的浮力为_N；E分析比较数据得出物体下沉的条件是：重力_浮力（填“大于”“等于”或“小于”）（2）他们接着探究物体上浮的条件，过程如下：A取出小瓶，擦干小瓶子，同时_；B用弹簧测力计测出小瓶的重力；C将小瓶浸没水中松手后，观察到小瓶上浮

10、，在小瓶露出水面前，它受到的浮力为_N，依据是：_D分析比较数据得出物体上浮的条件是：重力_浮力（填“大于”“等于”或“小于”） 【答案】（1）B2.4；D0.6N；E大于； （2）A取出螺母，旋紧瓶盖；C0.6，阿基米德定律（或F浮=gV）；D小于 【解析】：（1）C弹簧测力计2至3之间有5个小分度，即每一分度表示0.2N，则指针所指的刻度为2.4N；D弹簧测力计示数可读出拉力F=1.8N，物体在重力、拉力及浮力作用下处于静止状态，故物体所受浮力F浮=G-F=2.4N-1.8N=0.6N；E由实验步骤可知，F浮G，此时所料瓶下沉，因此物体下沉的条件是F浮G（2）A为了观察瓶子的上浮，故应将螺

11、母倒出，减小瓶子的重力，并且为了准确应将瓶子外面的水擦干；C由于瓶子的体积没有变化，故由阿基米德定律可知，物体在露出水面前其浮力应等于有螺母时的浮力0.6ND由实验步骤可知，F浮G，此时所料瓶上浮，因此物体上浮的条件是F浮G考点5、潜水艇工作原理 【例题5】（2013厦门一模）关于潜水艇，下列说法正确的是（）A潜水艇是通过吸水或排水来改变自身重力达到上浮和下沉的 B潜水艇是通过改变自身体积来改变浮力达到上浮和下沉的 C潜水艇在水面航行时受到的浮力大于潜入水中航行时受到的浮力 D潜水艇漂浮在水面上航行从大海驶入江面过程中受到的浮力减小 【答案】A 【解析】在水中，潜水艇受到水的浮力和重力的作用，

12、F浮=水v排g，潜水艇的体积不变，排开水的体积不变，潜水艇受到水的浮力不变；把压缩空气压入潜水艇的压力舱，将海水排出，潜水艇自重G减小，当F浮G时，潜水艇上浮；打开压力舱的阀门，让海水进入压力舱内，潜水艇自重G增大，当F浮G时，潜水艇下沉；当F浮=G时，潜水艇悬浮，可以停留在任何深度；由此可见，潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的故A符合题意；B不符合题意潜水艇在水面航行时，处于漂浮状态，受到的浮力等于其重力，当潜入水中航行时，潜水艇自重G增大，受到的浮力大于；故C不符合题意潜水艇漂浮在水面上航行从大海驶入江面过程中重力不变，所以在此过程中受到的浮力不变；故D不符合题意故选A考点6、

13、飞艇工作原理 【例题6】飞艇内充的气体的密度_空气密度，当飞艇匀速上升时，浮力等于飞艇的_，如果此时从飞艇上抛下一些重物，则飞艇将_上升；要使飞艇回到地面上可以采用的的方法_ 【答案】小于；重力；加速；放掉飞艇内一部分气体 【解析】飞艇中所装的气体都是比空气密度小，通过加热气体，使热气球内的空气膨胀、体积增大、密度减小；根据阿基米德原理可知，排开气体的体积越大，受到的浮力越大；当它们本身的重力小于受到的浮力时，飞艇升空；如果从飞艇上抛下一些重物时，受到的浮力不变，重力减小，竖直向上的合理变大，飞艇将加速上升；如果放掉一部分气体，浮力减小，当小于重力时，就会下落，直到回到地面考点7、液面变化问题

14、 【例题7】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） 【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 【解析】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gV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

15、中熔化后液面不变（2）冰在盐水中：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gV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积所以，冰在盐水中 熔化后液面上升了四、课堂运用【基础】1.以下实例中，不是利用浮力的是( )A.热气球的升空B.轮船浮在水面上C.潜水艇上浮 D.大型客机的升空 2.下列四个情景中，受到的浮力增大的物体是( )A.从深水处走向海岸沙滩的游泳者B.从长江驶入大海的轮船C.海面下正在下沉的潜水艇D.在码头装载货物的轮船3.2012年9月25日，中

16、国首艘航空母舰“辽宁号”正式入列，交付中国人民解放军海军，如图所示，一架舰载机飞离航母后，则( )A.航母将上浮，所受浮力减小 B.航母将上浮，所受浮力增大C.航母将下沉，所受浮力增大 D.航母将下沉，所受浮力减小【巩固】4.鱼在水中是靠改变自身体积实现上浮和下沉的，下列分析正确的是( )A.鱼在上浮过程中，它受到的浮力和重力大小相等B.鱼在下潜过程中，体积减小浮力不变C.鱼在水中静止时，它受到的浮力和重力的大小不相等D.水面下游动的鱼体积变大时，它受到的浮力也会变大5.把质量相等的两块橡皮泥分别捏成实心球状和碗状轻轻放到水面，静止之后，实心球橡皮泥沉到容器底部，碗状橡皮泥漂浮在水面，如图所示

17、，则它们所受浮力的大小关系是( )A.F球F碗 B.F球F碗C.F球F碗 D.F球F碗6. (2012·株洲中考) 一个质量是60 g的鸡蛋悬浮在盐水中不动时，它受到的浮力是_N，如果往盐水中注入清水，鸡蛋将_。(选填“下沉”“上浮”或“不动”)(g=10 N/kg)7.“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4800 t，表示它浮在海面上，排开的海水质量是4800 t，此时舰所受的浮力是_N。当舰从海洋驶入长江时，所受浮力_ (选填“变大”“变小”或“不变”)。(海水>江水,g=10 N/kg)8.密度计是测量液体密度的仪器,它始终漂浮在液体上。如图所示,把两支完全相同的密度计分

18、别放在甲、乙两种液体中,它们所受到的浮力分别为F甲和F乙,则F甲_F乙;两种液体的密度甲 _乙(选填“”“=”或“”)。【拨高】9.(2011·衡阳中考)为了探究物体的浮沉条件，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、量筒、金属块、细线、水及其他简单辅助器材。实验步骤如下：(1)按如图甲的方法测出金属块受到的重力，大小为_N。(2)按如图乙的方法测出金属块浸没在水中时排开水的体积，大小为_cm3。(3)用公式F浮水gV排计算金属块浸没在水中受到的浮力，大小为_N。(4)比较金属块浸没在水中受到的浮力和金属块受到的重力大小，可知金属块浸没在水中时会_(选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。10.

19、(2012·嘉兴中考)随着全球平均气温的升高，北极地区冰层融化速度加快，北极熊的栖息地不断缩小，北极熊遭遇的生存危机是全球变暖的又一证据。由于全球变暖，冰层变薄而经常开裂，北极熊为了获取食物，常要从一块浮冰跳到另一块浮冰。当一只780 kg的北极熊跳到一块露出海面部分体积为100 m3的浮冰上时，请计算说明这块浮冰能否继续保持漂浮状态？(海水=1.04×103 kg/m3，g=10 N/kg)参考答案及解析:1.【答案】D 【解析】热气球是利用空气浮力升空的；轮船是应用了水的浮力，受到的浮力等于自身的重力；正在上浮的潜水艇是利用减小自身重力，使重力小于浮力，慢慢上浮；飞机升

20、空是因为机翼上方空气流速快，压强小，下方空气流速慢，压强大，从而形成压强差，利用压强差升空，利用了流体压强与流速的关系。2.【答案】D 【解析】本题考查阿基米德原理及浮力的应用。由F浮=液gV排可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。人由深水走向海岸的过程中V排减小，故人受到的浮力减小，故A选项错；由于轮船总是漂浮在水面上工作，受到的浮力等于自身重力，因此B选项错，海面下正在下沉的潜水艇，由于排开水的体积不变，受到浮力保持不变，故C选项错；轮船处于漂浮状态，浮力等于重力，装载货物时，重力增大，则浮力增大,D正确。3.【答案】A 【解析】舰载机飞离航母前后，航母始终处于漂浮状

21、态，所以航母受到的浮力始终等于航母的重力；当舰载机飞离航母后，航母的总重力减小，所以航母受到的浮力也减小，同时航母排开水的体积减小，所以航母会上浮一些，故选A。4.【答案】D 【解析】A中由于鱼在上浮，所以它受到的浮力应大于重力；B中由于鱼的体积减小，它排开水的体积减小，所以它受到的浮力应减小；C中鱼在水中静止，处于平衡状态，所以它受到的浮力应等于重力；D项中由于鱼的体积变大，它排开水的体积变大，它受到的浮力会变大，故D正确。5.【答案】B 【解析】两块橡皮泥的质量相等，则它们所受的重力相等。球状橡皮泥下沉，所受浮力F球G，碗状橡皮泥漂浮，所受浮力F碗G，故F球F碗，故选B。6.【答案】0.6

22、 下沉 【解析】鸡蛋悬浮在盐水中，F浮=G=mg=0.06 kg×10 N/kg=0.6 N，如果往盐水中注入清水，盐水密度变小，根据公式F浮=液gV排可知鸡蛋所受浮力变小，鸡蛋将下沉。7. 【答案】4.8×107 不变 【解析】本题考查浮力的知识。漂浮在液面上的物体受到的浮力等于它本身的重力,故驱逐舰受到的浮力F浮=G物=mg=4 800 000 kg×10 N/kg=4.8×107 N；当驱逐舰从海洋驶入长江时，仍处于漂浮状态，因其重力不变，则受到的浮力不变。8.【答案】= 【解析】在甲、乙两种液体中,由于密度计均漂浮在液面上,所以密度计在两种液体中

23、受到的浮力都等于密度计的重力,故F甲=F乙;根据阿基米德原理F浮=液gV排,在F浮一定时,物体浸入液体中的体积越大,则液体的密度越小,由题图知V排甲V排乙,所以甲乙。9.【答案】(1)2.2 (2)20 (3)0.196 (4)下沉【解析】(1)金属块受到的重力等于弹簧测力计的示数为2.2 N；(2)金属块排开水的体积为40 cm3-20 cm3=20 cm3；(3)金属块浸没在水中受到的浮力大小为 F浮=水gV排=103 kg/m3×9.8N/kg×20×10-6 m3=0.196 N；(4)由于F浮G，故金属块浸没在水中时会下沉。10.【 答案】浮冰露出海面部

24、分受到的浮力F浮=海水V排g=1.04×103 kg/m3×100 m3×10 N/kg=1.04×106 N，北极熊的重力G=mg=780 kg×10 N/kg=7.8×103 N，因为F浮>G,所以浮冰可以继续漂浮。【解析】浸入液体中的物体的浮沉取决于物体的重力和受到浮力的大小关系，当F浮>G时，物体上浮，最终漂浮在液面上；当F浮<G时，物体下沉；当F浮=G时，物体会悬浮在液体中。要判断浮冰的状态，可以比较浮冰露出海面部分受到的浮力与北极熊的重力的大小关系。课程小结F浮 G物 物 液 上浮F浮 G物 物 液 下沉

25、F浮 G物 物 液 悬浮F浮 G物 物 液 漂浮 1、浮沉条件：密度计：测 仪器；原理：浮在液面物体，浮力等于重力轮船：原理： 排水量 潜水艇：原理： 气球和飞艇：原理 2、应用课后作业【基础】1 . 体积为1×106米3的充氦气的飞艇在空气中受到的浮力是多少？若它自身重6×106牛 （空气=1.29千克/米3，g=10牛/千克），则它还能载多重的物体？2 . 2011南京）将小铁块和小木块放入一盆水中结果发现木块浮在水面上，铁块沉入水底，就此现象，下列分析正确的是（）A木块受到浮力，铁块不受浮力B铁块沉入水底，所受浮力一定小于自身的重力C木块受到的浮力一定大于铁块所受的浮

26、力D木块浮在水面上，所受浮力大于自身的重力【巩固】3（2013泉州）把密度为0.6×103kg/m3、重为12N的木块放入水中，当它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别是（）A漂浮，F浮12N B漂浮，F浮=12N C沉底，F浮12N D沉底，F浮=12N 4（2013南宁）2013年5月31日，我区首艘千吨级维权执法专用海监船“中国海监1118”号在梧州顺利下水，这将增强海监队伍在北部湾海域的执法能力当海监船从河里驶入海里时，下列说法正确的是（）A船所受的浮力大于重力 B船体下沉一些 C船所受的浮力小于重力 D船体上浮一些【拨高】5. （2013河南）甲、乙两只完全相同的杯子盛有不

27、同浓度的盐水，将同一只鸡蛋先后放入其中，当鸡蛋静止时，两杯中液面相平，鸡蛋所处的位置如图所示则下列说法正确的是（）A鸡蛋在乙杯中受到的浮力较大 B鸡蛋在甲杯里排开液体的质量较大 C乙杯底部所受液体的压强较大 D甲杯底部所受液体的压力较大 6 . （2009南昌）“远征号”从长江某基地赴东海执行任务过程中（）A潜水艇在海水中潜行时所受的浮力大于在江水中潜行时所受的浮力B潜水艇在海水中潜行时所受的浮力等于在江水中潜行时所受的浮力C潜水艇在海水中潜行时所受的重力小于在江水中潜行时所受的重力D潜水艇在海水中潜行时所受的重力等于在江水中潜行时所受的重力参考答案1 . 【答案】它还能载6.9×1