初中物理10.3 物体的浮沉条件及其应用导学案

这是一份初中物理10.3 物体的浮沉条件及其应用导学案，共5页。
第3节　浮力的应用第1课时  浮力的应用1.物体的浮沉条件；2.知道浮力的应用，轮船、气球、潜水艇的浮沉原理.　　物体的浮沉条件●自主预习  阅读课本第57面，完成下面填空：1.物体的浮沉决定于它受到的浮力和重力的大小.2.物体的浮沉条件：①当F浮　大于　G物时，物体会上浮至漂浮；②当F浮等于G物时，物体会漂浮或悬浮；③当F浮　　小于　G物时，物体会下沉。(填“大于”“小于”或“等于”)●小组讨论1.物体浸没时上浮或下沉(不考虑水的阻力)的过程中，所受到的浮力和重力的大小　不变　(填“变”或“不变”)，悬浮和漂浮时，物体受到的浮力和重力　平衡　(填“平衡”或“不平衡”)，悬浮时物体　完全浸入(浸没)　在液体中，而漂浮是物体上浮的最后结果，此时物体静止在液面上，一部分浸在液体中，一部分露出液面，所受的浮力　等于　重力.2.阿基米德原理的表达式是F浮=G排　，推导式为F浮=ρ液gV排　，实心均质的物体重力G物=ρ物gV物　，当把此物体完全浸入某种液体中时，则V排　=　V物，松手后，若：①F浮﹤G物，可得ρ物　>ρ液，物体下沉；②F浮=G物，可得ρ物　=ρ液，物体悬浮；③F浮﹥G物，可得ρ物　<ρ液，物体上浮。3.农业生产中常用盐水浸泡法来挑选种子：将要筛选的种子浸入浓度适宜的盐水中，饱满的种子会沉在底部，而干瘪虫蛀的种子会浮在液面上，你知道这种方法的科学道理吗？●教师点拨  漂浮与悬浮  相同点：物体处于二力平衡状态，浮力等于重力，即F浮=G物.  不同点：漂浮是物体在液面上的平衡状态，物体只有部分浸入液体中，V排﹤V物；而悬浮是物体在液体内部的平衡状态，物体此时全部浸入(浸没)液体中，V排=V物.●跟踪训练1.把重5N、体积为0.4dm3的物体投入水中.若不计水的阻力，当物体静止时，下列说法中正确的是(g取10N/kg)(　D　)A.物体漂浮，F浮=5N　　B.物体漂浮，F浮=4NC.物体悬浮，F浮=5N　　D.物体沉底，F浮=4N提示：题中没确定物体浮沉状态时，必须先判断物体的浮沉状态，再计算浮力.同一只鸡蛋先后放入甲、乙两杯不同浓度的盐水中，鸡蛋在甲杯处于悬浮状态，如图甲；在乙杯处于漂浮状态，如图乙.可以肯定的是(　A　)A.甲杯盐水密度比乙杯盐水密度小B.甲杯盐水密度比乙杯盐水密度大C.甲图鸡蛋受到的浮力比乙图鸡蛋受到的浮力小D.甲图鸡蛋受到的浮力比乙图鸡蛋受到的浮力大3.用手将一重为5N的物体全部压入水中，物体排开的水重8N，此时物体受到的浮力为　8　N，放手后物体将　上浮　（选填”“上浮”、“下沉”或“悬浮”），待物体静止时所受浮力为　5　N，排开水的体积是　5×10－4　m3。 　　轮船、气球、潜水艇的浮沉原理●自主预习  阅读课本第58、59面，完成下面填空：1.轮船：钢铁的密度比水大，可以把它做成　空心　，以使它能排开更多的水，增大可以利用的　浮力　。2.轮船的大小通常用　排水量　来表示。　排水量　就是　轮船装满货物时排开水的质量　。3.潜水艇：由于潜水艇中两侧有水箱，它浸没在水中时受到的浮力不变，但是可以通过调节水箱中的储水量来改变潜水艇的自重，从而改变　浮力　与　重力　的关系，而使它下沉、悬浮或上浮.4.气球：充入的是密度比空气　小　很多的气体，如　氢气　、　氦气　。空气对它的浮力　大于　它的重力，所以气球可以升入高空.●小组讨论实验探究：1.将金属箔卷成一团和做成中空的筒，分别放在水中，观察金属箔的浮沉情况.现象分析：金属箔的密度　大于　水的密度，它比同体积的水　重　，放入水中时，重力　大于浮力，所以在水中会　下沉　；做成空心装，金属箔受到的重力　不变　，但是可以使排开水的　重力增大　，受到的浮力　增大　，所以能够浮在水面上，即采用空心的办法能　增大　可利用的浮力.2.轮船从淡水河驶往海里，船会上浮些还是下沉些？设计实验：把木块放入水中，在齐水处作一记号，然后向水中加盐搅拌，观察此时木块浸在水面的位置，再画一条线作记号，进行比较.实验现象：　第二次记号在第一次记号的下方(船会上浮些)　。现象分析：两次都是漂浮状态，重力　不变　，受到的浮力　不变　，由G物=F浮=ρ液gV排和ρ海水大于ρ淡水，可得排开的盐水体积变小.结论：轮船从淡水河驶往海里，船会上浮一些.提问：轮船在淡水中的吃水线是在海水中吃水线的上方还是下方？利用图示装置，探究潜水艇的上浮与下潜原理.现象：向舱内充水后　潜水艇下沉　；水舱内的水排出一部分后　潜水艇上浮　；结论：潜水艇是靠改变　自身重力　来实现上浮和下潜的。4.做一个塑料袋热气球：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。●教师点拨  水中的鱼自重不变，是靠改变自身体积(改变体内鱼鳔大小)，从而改变自身受到的浮力来实现浮沉.●跟踪训练1.轮船从海里驶到河里，它受到的浮力不变，它排开河水的体积大于它排开海水的体积.2.某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是(  B  )    A．潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的   B．向内推注射器活塞，水会被压入试管中，可实现潜艇下沉   C．向外拉注射器活塞，试管内水量适当时，可实现潜艇悬浮   D．潜艇模型的试管上绕些铁丝，可保持试管稳定教学至此，敬请使用学案当堂训练部分.  第2课时   浮力与密度的测量1.了解密度计及其应用；2.会用称重法测密度；3.会测量漂浮物和悬浮物的密度.　　密度计及其应用●自主预习  阅读材料：姚宽是我国宋代的一位科学家。南宋绍兴十五年(公元1145年)，他被派到台州去做官，专管那里的盐场.为了检查盐商是否舞弊，他首创了一种简单的估测盐水密度的方法。选用体积大体相同，而质量不同的莲子十粒，当把莲子放在盐水中时，如果浮沉子——莲子有5粒以上浮起，说明盐水是最浓的；如果有三四粒莲子浮起，说明此盐水是浓盐水；如果不足3粒浮起，说明此盐水是稀盐水，这就是利用浮力粗略判断液体密度的大小的一种方法。生活中我们可以用密度计快速准确地测定液体密度。●小组讨论1.观察密度计构造：一般密度计的下端是细长的，内装弹丸，以降低重心，使密度计能稳定地竖直浮在液面上；密度计的中部则比较粗，这是为了增加浮力，使标度范围增加.2.观察密度计的测量范围，刻度特点：你使用的密度计测量范围是         ，密度计的刻度特点是              .3.学生实验：用密度计测盐水密度.将密度计放入盐水中，待密度计稳定后读数，烧杯中盐水的密度是           。4.换一杯密度不同的液体(清水)，观察同一密度计在不同液体漂浮时排开液体体积有什么变化？密度计排开液体的体积与所测液体密度有什么关系？你知道密度计是利用什么原理制成的吗？●教师点拨密度计也叫比重计，是根据物体漂浮时浮力等于自身重力的原理制成的，它在不同的液体中漂浮时，露出液面的体积不同，根据液面对应的刻度读出液体的密度。●跟踪训练    1.在一根表面涂蜡的细木棍的一端绕着适量的铁丝，把它放到甲乙丙三种密度不同的液体中，木棍浸入液体里的情况如图所示，则木棍在三种液体里受到的浮力F的大小及三种液体密度ρ之间的关系，正确的是（　C　）    A．F甲＞F乙＞F丙   ρ甲＞ρ乙＞ρ丙              B．F甲＜F乙＜F丙ρ甲＜ρ乙＜ρ丙    C．F甲=F乙=F丙 ρ甲＞ρ乙＞ρ丙                  D．F甲=F乙=F丙ρ甲＜ρ乙＜ρ丙2.在一支平底试管内装入适量铁砂，然后先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里，如图所示。下列说法正确的是（C）A．试管在甲液体中受到的浮力较大B．试管在乙液体里排开的液体质量较小C．装乙液体的烧杯底部所受压强较大D．在甲液体中试管底部所受液体压力较大　　称重法测密度●小组讨论   用弹簧测力计在空气中称出物体的重力为G；把物体浸没在水中的时弹簧测力计的示数为G′，则物体质量为G/g，物体受到的浮力为G-G′，物体体积为(G-G′)/(ρ水g)，该物体的密度表达式为ρ物=(ρ水G)/(G-G′).●教师点拨   此法是借助常见液体——水来测密度大于水的物体的密度.●跟踪训练1.如图所示，是物体浸入水前后弹簧测力计的示数.由此可知水对物体的浮力是　1　N，物体的密度是　4×103　kg/m3.2.小明同学对一个金属块进行了两次测量：第一次如图11（甲）所示，用细线系住金属块挂在弹簧测力计上，弹簧测力计的读数为2．7N．第二次如图（乙）所示，让金属块浸没在盛水的杯于中，这时弹簧测力计的读数为1.7N.(g取10N/kg)(l)求金属块在水中受到的浮力。(2)求金属块的体积；(3>通过进一步计算，结合下表所列的“某些金属的密度”，说明金属块是何种金属。【答案】（1）F浮＝G－F1＝2.7N－1.7N＝1N（2）∵金属块浸没水中，∴V＝V排＝F浮/ρ水g＝1N/(103kgm-3×10Nkg-1)＝10-4m3（3）由ρ＝m/V＝2.7N/(10Nkg-1×10-4m3)＝2.7×103kg/m3查某些金属的密度表可知：此金属块是铝。 　　测量漂浮物和悬浮物的密度●小组讨论  用量筒测出漂浮物完全浸入水中的体积V物(用针压法)，再测出其自然漂浮在水面时的排水体积V排，则物体受到的浮力(排开水的重力)为ρ水gV排，则物体质量为ρ水V排，由密度计算公式ρ=m/V，可求物体密度为ρ物=(ρ水V排)/V物.●教师点拨  悬浮在水中的物体由于V物=V排，根据物体悬浮时受到的浮力等于重力，可推得物体的密度跟水的密度相同，即在液体中悬浮的物体的平均密度与排开的液体的密度相同.●跟踪训练1.为测出一玻璃瓶的密度，小华同学利用一个小玻璃瓶、一个量筒和适量的水，做了如下实验：    甲            乙①在量筒内倒入50cm3的水；②如甲图所示，让小瓶口朝上(瓶内无水)漂浮在量筒内的水面上；③如乙图所示，再让小瓶口朝下(让量筒里的水充满瓶内)沉没水中；④计算玻璃瓶的密度为ρ=2.5g/cm3.　　2．今年小明家种植柑橘获得了丰收。小明想：柑橘的密度是多少呢？于是，他将柑橘带到学校实验室，用天平、溢水杯来测量柑橘的密度。他用天平测出一个柑橘的质量是114g，测得装满水的溢水杯的总质量是360g；然后借助牙签使这个柑橘浸没在溢水杯中，当溢水杯停止排水后再取出柑橘，接着测得溢水杯的总质量是240g。请根据上述实验过程解答下列问题：（1）溢水杯中排出水的质量是多大？（2）这个柑橘的体积和密度各是多大？（3）小明用这种方法测出的这个柑橘的密度与它的实际密度比较，是偏大还是偏小？解：⑴柑橘排水质量：m排＝m总－m剩＝360g－240g＝120 g  ⑵由　ρ＝m／V 可得  柑橘的体积：V橘 ＝V排＝m排／ρ水＝120 g／1.0 g/cm3＝120 cm3     柑橘的密度：ρ橘＝m橘／V橘＝114g／120 cm3＝0.95g/cm3    ····(1分)⑶偏小   教学至此，敬请使用学案当堂训练部分。