物理八年级下册第十章 浮力10.3 物体的浮沉条件及其应用随堂练习题
展开【学习目标】
1.知道物体浮沉的条件, 能根据物体的浮沉条件判断物体的浮沉状态;
2.了解轮船漂浮的原理,知道轮船的排水量;
3.了解潜水艇漂浮和悬浮的原理;
4.大致了解气球和飞艇的原理。
【学习重点】:掌握物体的浮沉条件及浮力的应用。掌握物体的浮沉条件及如何改变物体的浮沉。
【学习难点】
1.能用浮力知识解决一些实际问题;
2.浮力的相关计算。
【自主预习】
1.物体的沉浮取决于物体所受的 和 的大小。浸没在液体中的物体:
(1)当F浮>G时:物体 , 最后物体 (部分浸没)。
(2)当F浮 = G时 :物体 ; 可停在液体内部任意位置。
(3)当 F浮<G时:物体 ; 最终沉在水底。
2. 轮船是利用“_ ”的方法,增大V排,从而增大可以利用的__ __;轮船的大小用 表示,排水量是指轮船按照设计要求满载货物时排开液体的_ _。
3.潜水艇是通过水舱吸水和排水的方式改变_ 来实施下沉和上浮(浸没时浮力不变)。
4. 气球和飞艇内部充有密度 空气的气体(如氢气、氦气或热空气),使浮力 重力而升空。
5. 密度计是根据 时受力平衡及阿基米德原理制成、用来测定液体密度的仪器;密度计示数越靠下越 。
【合作探究】
探究一:物体的浮沉条件
问题1: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?你能画出图中物体所处几种状况下受力的情况吗?
1.当把物体浸没在液体中时,物体受到竖直向上的 和竖直向下的 的作用,如上图所示,是物体浸没在液体中时的受力情况。
(1)当F浮>G物时:
物体受到非平衡力的作用,物体 ,会露出液面一部分体积,最终漂浮在液面上,如图所示。漂浮时:F浮__ G物(选填“>”、“=”或“<”)。
(2)当F浮=G物时:,
这两个力相互抵消,物体保持原来的静止状态,会 在原来的位置,如图所示.
(3)当F浮
(选填“>”、“=”或“<”)。
2.如果实心物体(质量均匀)浸没在液体中:
物体的重力G物可表示为:G物= ,排开液体的重力G排可表示为G排= ,又因F浮=G排,所以F浮=ρ液gV排,当物体浸没在液体中时,V物=V排,所以:
(1)当F浮>G物时,即ρ液gV排>ρ物gV物,可得出ρ液 ρ物时,物体上浮,最终漂浮在液面上。
(2)当F浮=G物时,即ρ液gV排=ρ物gV物,可得出ρ液 ρ物时,物体悬浮在液体中。
(3)当F浮
想想做做 盐水浮鸡蛋
取一枚新鲜鸡蛋,放在清水中,观察它在水中沉浮的情况。向水中慢慢加些盐,并轻轻搅拌,观察到鸡蛋怎样运动?如果再加些清水,又会发生什么现象?
水 浓盐水
现象:鸡蛋放在清水中先是 ;加盐后,鸡蛋上浮直至 在水面上;再加清水后,鸡蛋又 直至沉底。
分析:鸡蛋受到的 不变。根据阿基米德原理 变大, 变大了,鸡蛋的状态会发生变化。
提出问题:根据浮沉条件,要想改变物体的浮沉情况,有几种办法呢?
回答:(1)可用改变物体所受的 力 (2)改变自身的 力来实现。
今天我们要接触的轮船,潜水艇和气球就是用上面的方法实现浮沉的。我们看下面的实验。
1.轮 船
轮船是钢铁制成的,钢铁的密度远大于水的密度,为什么可以漂浮在水面上,还能承载那么多货物呢?
想想做做 制作橡皮泥小船
橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中会下沉。怎么使它漂浮在水面?看看谁做的船能承载更多的重物?
将这块橡皮泥做成小船形再次放在水中,看到什么现象?怎样能让橡皮泥载更多物体?
同一块橡皮泥做成船状能漂浮的原因是它变成了 的,增大了 的体积,因而增大了 ,所以能飘起来。
(1)工作原理:
采用“ ”的办法,增大可以利用的 。具体方法是把密度比水大的钢材做成空心的,使轮船能排开更多的水,根据阿基米德原理可知,浮力增大,从而 在水面上。
(2)排水量(m排)
轮船的大小通常用排水量表示,排水量是轮船满载时排开的水的 。
当轮船满载航行时处于 状态,所受浮力等于船所受到的总重力,即F浮=G船总,而F浮=m排g、G船总=(m船+m货)g,因此m排= ,即轮船排水量等于船自身的质量与满载时货物的质量之和。
讨论:一艘船从河水驶入海里,它受到的浮力变不变?它排开的水的体积变不变?它是沉下一些,还是浮起一些?为什么?
一艘轮船在河水中航行,当该轮船驶入海洋中时,船一直漂浮在水面上。设轮船的总质量不变,轮船在甲、乙两海洋中所受到的浮力分别为F1和 F2,河水密度为ρ1和海水密度为ρ2。则F1_ __F2,ρ1__ __ρ2。所以,V排海水 __ V排河水(均选填“>”“<”或“=”)。轮船驶入海洋中时,上浮一些。
2.潜水艇
(1)工作原理:通过水舱充放水改变自身 来实现潜水艇的下潜、上浮的。
(2) 方法:潜水艇两侧有_ _,向水舱中充水时,潜水艇的重力逐渐_ _,增大到F浮 G时,可悬浮于某一位置航行;至F浮 G时,则潜水艇下潜。当用压缩空气将水舱内的水排出一部分时,当F浮 G时,而上浮.
3.气球和飞艇
(1)工作原理
(2)气球和飞艇的升空和降落
由于G气很小,使F浮 G气+G壳,气球上升;高空处空气密度变小,浮力F浮=ρ空gV排变 ,当F浮=G气+G壳时,气球 于一定高度;要继续上升,只需减小G壳(将原来装在气囊壳体中的重物抛掉),使F浮 G气+G壳,当达到某一高度时,ρ空 使F浮减小到F浮=G空+G壳,气球悬浮于又一高度;要下降时,将气囊中气体放出一些,使气囊体积V排变 ,使浮力变小,致使F浮 G气+G壳,到某一高度,空气密度ρ空增大到使ρ空gV排=G气+G壳,气球在空气 ,再需下降,就再放出气体。
(3)热气球:通过加热气体方式改变气体 来控制升降。
4.密度计
(1)工作原理:密度计 在被测液体中,, F浮=G ,浮力大小 。
(2)用它来测量液体密度时,密度计 在液体中,F浮= 且不变,利用阿基米德推导式F浮=ρ液gV排,ρ液改变, 改变,从而可以比较 的大小,且可以读数。
(3)刻度分布特点:上面刻度 ,下面刻度 。
探究四:重心
【精讲点拨】
1.物体的浮沉主要是由物体的重力和浮力所决定的,进而可以推出根据物体的密度和液体密度的关系判断物体的浮沉,但是物体的浮沉不是密度决定的,在判断物体的最终状态的时候,要判断它这一时刻重力和浮力的关系。
2增大浮力的方法:①增大液体的密度:如在水中加盐并搅拌,可以使沉底的鸡蛋浮起来。②增大物体排开液体(或气体)的体积:如体积庞大的万吨巨轮等。
减小浮力的方法:①减小液体的密度:如漂浮在盐水中的鸡蛋,可以采用加清水的方法减小液体的密度,使鸡蛋下沉。②减小物体排开液体(或气体)的体积:如飞艇降落时,将辅助气囊中的气体放出,使飞艇排开空气的体积减小。
【归纳整理】
一、物体的浮沉条件。浸没在液体中时:
二、浮力的应用:
(1)重力不变,改变 :轮船
(2)浮力不变,改变自身 :潜艇的沉浮
(3)同时改变 和 的大小:氢气球、热气球
【当堂练习】
1.(2020常德)将一个新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中,鸡蛋静止在两个容器中的位置如图所示。则下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在水中受到的浮力大
B.鸡蛋在水和浓盐水中受到的浮力一样大
C.鸡蛋的密度大于水的密度
D.鸡蛋的密度小于浓盐水的密度
2.(2020连云港)下列关于浮力的说法正确的是( )
A.质量大的物体在液体中所受浮力一定大
B.码头上正在卸货的轮船所受的浮力逐渐减小
C.物体密度小于液体密度时物体在液体中处于悬浮状态
D.潜水艇在水面下从大海潜行进入长江,所受浮力不变
3.(2020 临沂)2019年12月17日,我国第一艘国产航母山东舰(如图)在海南三亚某军港交付海军,下列说法正确的是( )
A. 停在静止航母上的舰载机受力平衡
B. 相对航母,起飞的舰载机是静止的
C. 舰载机起飞时,空气浮力大于重力
D. 舰载机起飞后,航母所受浮力增大
4.(2020广东省)游泳时佩戴游泳圈是防止溺水的有效方法,质量为50kg的小蓉佩戴游泳圈后,能静静地漂浮在水面上,如图所示,游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是( )
A.5000NB.500NC.50ND.5N
5.(2020牡丹江)如图所示,2019年4月23日海军成立70周年的海上阅舰仪式上,我国新型万吨级055型导弹驱逐舰接受检阅,其满载排水量达12500t,有关该型驱逐舰在海上航行过程中,下列说法正确的是( )
A.驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下
B.满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力
C.发射导弹后,驱逐舰所受浮力变小
D.发射导弹后,驱逐舰会下沉一些
6.(2020赤峰)水平桌面上两只完全相同的杯子里分别盛有甲、乙两种不同液体。把两个完全相同的小球分别放入甲、乙两种液体中,静止后,在甲液体中的小球沉底,在乙液体中的小球悬浮,此时两个杯中的液面恰好相平。如图所示,下列说法中正确的是( )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.甲液体对杯底的压强等于乙液体对杯底的压强
C.甲液体中小球受到的浮力小于乙液体中小球受到的浮力
D.盛甲液体的杯子对桌面的压强等于盛乙液体的杯子对桌面的压强
7.(2020南京)如图所示,两个质量相等、底面积不等的圆柱形容器放在水平桌面上,分别装有质量相等的两种液体,两个相同的小球分别放入容器中,一个漂浮,一个沉底。甲、乙两图中小球所受浮力分别为F1和F2,容器对桌面的压强分别为p1和p2,下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
8.(2020乐山)如图所示,将两个完全相同的小球分别放入盛有两种不同液体的甲、乙烧杯中,待小球静止后,两个烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是( )
A.甲烧杯中小球受到的浮力大B.乙烧杯中小球排开液体的质量大
C.甲烧杯中液体的密度大D.乙烧杯底部受到液体压强大
9.(2020淮安)将一盛满水的烧杯置于水平桌面上,缓慢放入一质量为200g的木块,木块最终在杯中处于漂浮状态,此时木块所受浮力大小是______N,从杯中排出水的体积是______cm3,上述过程中水对杯底的压强______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。(水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
10.(2020福建)我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器,填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白。当潜水器下潜到1.0×104m深度静止时,水的压强约为________Pa(ρ海水取1×103kg/m3 ,g取10N/kg);在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,潜水器受到的浮力________(选填“大于”“等于”或“小于”)自重,从而上浮。
【课后反思】本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些不足,有什么体会。
状态
F浮与G物的大小关系
如果物体是是实心的
结果
上浮
F浮 G物
ρ物 ρ液
下沉
F浮 G物
ρ液 ρ物
悬浮
F浮 G物
ρ液 ρ物
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