物体悬浮:
F浮=G物(根据上图你能说出什么是悬浮吗?
)
问题2:
利用上浮、悬浮、下沉时F浮和G物的关系推导:
物体上浮:
ρ物__<ρ液物体下沉:
ρ物_<ρ液物体悬浮:
ρ物___=____ρ液
物体上浮过程中:
未露出液面时,F浮不变(不变、变大、变小),露出液面后
F浮变小(不变、变大、变小)直到F浮=G物时,物体漂浮在液面上。
问题3:
如图新鲜的鸡蛋在清水中要下沉,为什么?
你能想办法让它悬浮吗?
大家动手做做看。
这是通过哪种方法来增大浮力,从而调节浮力和重力关系来实现悬浮的呢?
增大浮力还有什么方法?
探究点二:
浮力的利用:
(难点)
问题1:
采用“空心”的办法增大浮力—轮船的发明
(1)怎样能让橡皮泥浮在水面上?
答:
捏成船的形状。
(2)橡皮泥为什么能漂浮在水面上?
答:
浮力等于重力。
(3) 轮船原理:
采用_“空心”的办法,增大可以利用的_体积,使密度大于水的钢铁能漂浮在水面上。
【合作探究】
1.同一艘轮船从河流驶入海里的过程中,轮船的重力、轮船受到的浮力、轮船的排水量、轮船排开液体的体积、轮船的吃水线这几个量中哪些没有变化?
哪些有变化?
怎样变化?
没有变化的是:
轮船的重力、轮船受到的浮力、轮船的排水量、有变化的是:
轮船排开液体的体积、轮船的吃水线轮船排开液体的体积变小、轮船的吃水线下降
2. 同一艘轮船从河流驶入海里是浮起一些还是沉下一些?
浮起一些,根据F浮=G排=ρ液gV排,浮力等于重力保持不变,液体的密度与排开液体的体积成反比。
潜水艇
1.潜在水下的潜水艇受重力和_浮__力作用。
2.潜水艇原理:
潜水艇是利用冲水和排水改变自身的重力实现上浮和下沉的。
【合作探究】
问题1:
潜在水面下的潜水艇在上浮和下沉的过程中受到的浮力是否变化?
(写出判断依据)
潜水艇排开液体的体积不变,在水中所受的浮力不变,上浮时将舱内的水排出,浮力小于重力而上浮,下沉时向舱内注水,浮力大于重力而下沉。
问题2:
气球和飞艇
气球里充的是密度较小的气体。
归纳总结:
【精讲点拨】
1.物体的浮沉条件
2.浮沉条件的应用
【归纳整理】
【课堂练习】
1.(2019春•罗湖区校级期中)如所示,是我国自行制造的第一艘航空母舰“辽宁舰”航行在海面上,下列分析正确的是( )
A.航空母舰所受的浮力大于它所受的重力
B.航空母舰受到的浮力大小跟它本身的密度有关
C.航空母舰排开的海水越多受到的浮力越大
D.航空母舰的排水量约为7×104t,表示它空载时排开水的质量约为7×104t
【答案】:
C
【解析】:
A、航空母舰静止在海面上,处于漂浮状态,则浮力与重力相等,故A错误;
B、根据阿基米德原理可知:
浮力大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关,与物体的密度无关,故B错误;
C、根据阿基米德原理可知:
浮力与物体排开液体受到的重力相等,所以航空母舰排开的海水越多受到的浮力就越大,故C正确;
D、航空母舰的排水量约为7×104t,表示它满载时排开水的质量约为7×104t,故D错误。
故选:
C。
2.(2019•锦江区校级模拟)如图所示,值得国人骄傲的“蛟龙“号载人潜水艇于2016年5月18日完成了在西北太平洋海域的第三次科学应用下潜。
关于潜水艇,下列说法正确的是( )
A.潜水艇是通过改变所受浮力实现浮沉的
B.潜水艇漂浮在水面上时,受到的浮力可能大于自身重力
C.浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受水的压强不变,浮力不变
D.浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受水的压强变大,浮力不变
【答案】:
D
【解析】:
A、潜水艇是通过改变自身重力实现上浮和下沉的,故A错误;
B、潜水艇漂浮在水面上时,受的是平衡力,重力与浮力的大小相等,故B错误;
CD、载人潜水器在水面下正匀速下潜的过程中,深度增加,所以受到的海水的压强增大,其排开海水的体积不变,故其所受浮力不变;故C错误,D正确;
故选:
D。
3.(2019•山西模拟)如图所示,放在同一水平桌面上的两个相同容器,分别盛有甲、乙两种液体,现将同一木块分别放入两容器中,当木块静止时两容器中液面相平。
两种情况相比,下列判断正确的是( )
A.木块在乙液体中受到的浮力较大
B.木块在甲液体中受到的浮力较大
C.甲液体对容器底部的压强较大
D.盛甲液体的容器对桌面的压强较小
【答案】:
D
【解析】:
AB、木块在甲中悬浮,则F浮甲=G木;木块在乙中漂浮,则F浮乙=G木,由于木块的重力相等;则:
F浮甲=F浮乙,即木块受到的浮力一样大,故AB错误;
C、木块在甲中悬浮,则ρ甲=ρ木;木块在乙中漂浮,则ρ乙>ρ木,所以,ρ乙>ρ甲,由于两容器中液面相平,由p=ρ液gh可知,乙液体对容器底的压强大,故C错误;
D、因容器相同、液面等高,则液体和物体浸入部分的总体积相等,即V甲+V排甲=V乙+V排乙;
由图可知:
V排甲>V排乙;则V甲<V乙,
由C项可知ρ乙>ρ甲,根据m=ρV可得:
m甲<m乙;
根据G=mg可知:
G甲<G乙;
根据容器对桌面的压力等于容器的重力和容器内部物体重力之和可得:
F甲=G容器+G甲+G木;F乙=G容器+G乙+G木;
所以,F甲<F乙;
由于两个容器相同,底面积相同,根据p=
可知:
p甲<p乙,故D正确。
故选:
D。
4.(2020•徐汇区一模)将两只形状完全相同的密度计甲、乙分别放入不同液体A、B中,液体密度ρA>ρB,静止后如图所示,两只密度计所受浮力F的大小关系是( )
A.F甲<F乙B.F甲=F乙C.F甲>F乙D.无法确定
【答案】:
B
【解析】:
由图可知,密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态,此时F浮=G,
两个完全相同的密度计重力相同,
所以密度计在两种液体中所受的浮力相等,即F甲=F乙;
故选:
B。
5.(2020•青浦区一模)若一艘轮船从长江驶入东海,关于轮船受到的浮力及船身状况的判断,正确是( )
A.浮力变大,船身上浮B.浮力变大,船身下沉
C.浮力不变,船身上浮D.浮力不变,船身下沉
【答案】:
C
【解析】:
当轮船由从长江驶入大海后,仍然处于漂浮状态,
船受到的浮力:
F浮=G,因为船受到的重力不变,所以船受到的浮力不变;
又因为F浮=ρ水gV排,ρ海水>ρ江水,
所以排开海水的体积小于排开江水的体积,即:
船浸入水中的体积变小,船上浮一些,故ABD错误,C正确。
故选:
C。
6.(2020•杨浦区一模)两个相同的柱形容器置于水平地面,容器中分别盛有相等体积的不同液体甲、乙。
取两块相同的橡皮泥,将一块橡皮泥撑开成碗状放入甲液体中,将另一块捏成球形状放入乙液体中,橡皮泥静止后如图所示。
以下判断正确的是( )
A.液体的密度ρ甲>ρ乙
B.液体对容器底部的压强ρ液甲<ρ液乙
C.橡皮泥受到的浮力F甲=F乙
D.容器对地面的压强p地甲>p地乙
【答案】:
C
【解析】:
由图可知,甲中的橡皮泥处于漂浮状态,由于橡皮泥撑开成碗状,增大了其排开的甲液体的体积,所以无法判定橡皮泥密度与液体密度的大小关系;
乙中的橡皮泥被捏成球状,若球是实心的,则橡皮泥的密度等于乙液体的密度,如果球是空心的,则橡皮泥的密度大于液体的密度;
A、由于无法判定橡皮泥的密度与液体甲和乙的密度大小关系,所以不能比较两种液体的密度大小关系,故A错误;
B、液体的深度相同,但甲乙的密度关系无法判定,故根据公式p=ρgh无法判定液体对容器底部的压强的关系,故B错误;
C、由于球在甲中漂浮,在乙中悬浮,浮力都等于球的重力,故球在两种液体中受到的浮力是相同的,故C正确;
D、容器的质量相同,液体的体积相同,密度无法比较,根据G=mg=ρ液gV无法判定其重力的关系,即两个容器对地面的压力无法判定大小,根据p=
无法判定容器对地面的压强的大小,故D错误。
故选:
C。
7.(2020•长春一模)下列说法正确的是( )
A.飞机利用空气的浮力飞行
B.高铁保持匀速直线运动靠的是惯性
C.飞艇飞行原理是流速大的位置压强小
D.压路机的滚子做成圆形的目的是增大压强
【答案】:
D
【解析】:
A、飞机的机翼通常都做成“上凸下平”的形状,飞机是利用气体压强和流速的关系产生的升力来飞行的,并不是利用空气的浮力,故A错误;
B、高铁运行时受到摩擦力的作用,要保持匀速直线运动需要牵引力与其保持平衡,靠的不是惯性,故B错误;
C、飞艇工作时,需要向飞艇内充入比空气密度小的气体,从而利用浮力来飞行,故C错误;
D、压路机的滚子做成圆形,减小了受力面积,在压力一定时增大了压路机对地面的压强,故D正确。
故选:
D。
8.(2019秋•鄱阳县校级月考)如图所示的四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是( )
A.
翟志刚“行走”太空B.
李宁点燃奥运圣火炬
C.
热气球冉冉升空D.
飞机翱翔蓝天
【答案】:
C
【解析】:
A、翟志刚“行走”太空是因为太空是真空,人处于“失重”状态,故A不符合题意;
B、李宁点燃奥运圣火炬借助的是钢丝的拉力,故B不符合题意;
C、热气球冉冉升空主要依靠空气浮力而“飞天”的是热气球,因为热空气密度小于空气的密度,故C符合题意;
D、飞机靠机翼的升力升空,应用的是流体压强与流速的关系,故D不符合题意。
故选:
C。
9.(2019秋•温州期中)小科同学看到鸡蛋浮在盐水面上,如图所示,他沿杯璧缓慢加入清水使鸡蛋下沉。
在此过程中鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象可能是图中的( )
A.
B.
C.
D.
【答案】:
C
【解析】:
鸡蛋漂浮,浮力等于自身重力,沿杯璧缓慢加入清水,盐水的密度减小,鸡蛋排开盐水体积逐渐增大,鸡蛋逐渐下降,直到鸡蛋悬浮;因为鸡蛋漂浮和悬浮时所受浮力等于鸡蛋的重力,所以鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象应该是开始浮力不变;
当鸡蛋浸没水后,鸡蛋排开水的体积不变,所以随着盐水密度减小,根据阿基米德原理F浮=ρgV排可知鸡蛋所受浮力逐渐减小;盐水密度变化越来越慢,浮力变化也越来越慢;但浮力不会减少为零,更不会增大;
综上所述,选项C符合题意,ABD错误。
故选:
C。
10.(2019秋•嘉兴期中)将一只鸡蛋放在盛有清水的烧杯里,鸡蛋沉入杯底,将食盐逐渐溶解在水中,鸡蛋会悬浮最终上浮到液面,分别如图1至3所示,下列分析正确的是( )
A.从1到2的过程中,鸡蛋排开液体的重力变大
B.从2到3的过程中,鸡蛋排开液体的体积变大
C.从1到3的过程中,鸡蛋受到的浮力逐渐变大
D.从1到3的过程中,鸡蛋受到的浮力大小不变
【答案】:
A
【解析】:
A、根据题意可知,从1到2的过程中,盐水的密度变大,而鸡蛋排开水的体积相同,由G排=m排g=ρ液V排g可知,鸡蛋排开液体的重力变大,故A正确;
B、根据图示可知,从2到3的过程中,鸡蛋排开液体的体积先不变后变小,故B错误;
CD、由图可知,1中鸡蛋是沉入杯底的,浮力小于重力;2中鸡蛋是悬浮的,3中鸡蛋是漂浮的,当向水中加入盐时,液体密度增大,鸡蛋受到的浮力变大,最后浮力都等于重力,因此浮力先变大后减小,故CD错误。
故选:
A。
【课后反思】
本节内容是在上节学习浮力概念及阿基米德原理的基础上进一步学习物体的浮沉条件,并与上一节内容构成完整的浮力知识体系。
本节知识是前面所学力学知识的综合运用,与力、重力、二力合成、二力平衡、密度等到知识联系紧密。
本节内容包括两个知识点:
一是物体的浮沉条件,二是轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计的浮沉原理,前者重在培养学生的分析能力,后者重在使学生认识到浮沉条件在社会生活生产中的应用及其重会生活生产中的应用及其重要要意义。
本节课上的亮点有:
一、突出了理论联系实际,体现了STS的精神。
在分析浮沉条件时,首先从生活经验出发提出问题。
在得出浮沉条件后,引导学生利用浮沉条件分析轮船、潜水艇、气球、飞艇和密度计的浮沉原理,培养学生运用知识的能力,同时更好地理解浮沉条件,并深刻体会物理知识在人类社会的进步发展中起着举足轻重的作用,使学生更加热爱物理。
二、重视培养学生的科学探究能力,用实验探究的方式认识轮船漂浮的原理。
重视培养学生的动手制作能力,在作业题引导学生动手制作“孔明灯”,同时激发学生学习物理的兴趣,训练学生的动手能力,培养学生运用知识的能力。
三、培养学生学以致用的意识,课堂上要求学生设计打捞沉船方案。