初中物理沪教版九年级上册6.4 阿基米德原理教学ppt课件
展开复习回忆:物体的浮沉条件
判断物体浮沉的两种方法
比较物体密度和液体密度的大小
若F浮>G,则上浮
若F浮
若ρ液<ρ物, 则下沉
若F浮=G, 则悬浮
课堂影院: 《蛟龙号潜水器创造中国深度新纪录》
从影片中可知:蛟龙号潜水器在水中既可以上浮也可以下沉,还可以悬浮在水中,这都利用了浮力的知识。这节课我们一起学习浮力的应用。
观察下列事例,想一想有哪些共性?
都是漂浮在水面上,是漂浮现象。
F浮=G排=ρ水gV排
G=m物g=ρ物gV物
1.当物体漂浮在水中(同种液体)时
②浮力F浮与重力G物与是一对平衡力,根据二力平衡知识得出: F浮=G物
③根据阿基米德原理可知浮力: F浮=G排
ρ水gV排=ρ物gV物
物体浸入的体积与物体的体积之比等于物体的密度与水的密度之比
①物体受到重力G物与浮力F浮两个力的作用。
①同一物体漂浮在甲、乙不同液体中,所受浮力相等(都等于物体重力)。
②物体排开甲、乙两液体的体积之比等于甲、乙液体的密度之比。 (在密度大的液体中排开液体的体积小,即物体浸入的体积小。)
2. 当物体漂浮在不同液体中时
物体漂浮在甲液面上,F浮甲 = G , 物体漂浮在乙液面上, F浮乙= G 。 ∵ G 不变,∴ F浮相等 F浮甲 = F浮乙 ρ甲 g V排甲= ρ乙 g V排乙
冰山漂浮在水面上时,分析冰山露出水面的体积与冰山总体积之间的关系。(冰的密度是0.9g/cm3 )
G=m冰g=ρ冰gV冰
冰山露出水面的体积与总的体积之比等于1:10
置象大船之上,而刻其水痕所至,称物以载之,则校可知矣。
①石头与大象排开水的体积相等,那么石头与大象受到的浮力就相等。②因为漂浮时:物体受到的浮力F浮等于物体的重力G物:F浮=G物③船与石头的重力等于船与大象的重力:G船+G石= G船+G象④石头的重力等于大象的重力:G石= G象
提出问题:钢铁在水中是下沉的,但是用钢铁制成的轮船为什么能漂浮在海面上呢?
二、阿基米德原理的应用
下面我们一起学习有关轮船漂浮的知识。
轮船是漂浮在水面上的,根据二力平衡条件知:轮船所受的浮力等于轮船与货物的总重力。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排 知:轮船排开水的体积越大,所受浮力越大,装载的货物越多;所以人们采用“空心”的办法排开更多的水,增大可利用的浮力。
F浮= G船+ G物
②轮船增加浮力的方法
比如:轮船的排水量是1吨.表示轮船满载时,货物的质量和轮船的质量之和是1吨。
为什么排水量等于满载时排开水的质量? 因为轮船漂浮,浮力等于重力,浮力又等于排开液体的重力。所以轮船总的重力等于排开液体的重力, 因为 F浮=G物船 F浮=G排 所以 G物船 =G排 m物船 =m排 即轮船总的质量等于排开液体的质量。
轮船的排水量:轮船满载时排开水的质量。等于轮船和货物的总质量.
m排= m船+ m物
④轮船的“满载吃水线”
“满载吃水线”又称“国际航行载重线” 。是为确保船舶的航行安全在船体标记的几条水平横线,分别表示该船在不同水域及不同季节所允许的满载时的“吃水深度”。①标有字母FW的水平线段,表示轮船在淡水中航行时的“吃水线” 。
原理:因为轮船满载,在不同的水域都是漂浮,浮力不变(等于船与货物的总重力)。 根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知,排开水的重力都相等,在不同的季节不同的水域,水的密度不同,因此轮船排开水的体积不同,水的密度越大,排开水的体积越小,轮船越安全。
②标有字母S的水平线段,表示轮船在夏季海水中航行时的“吃水线”。③标有字母W的水平线段,表示轮船在冬季海水中航行时的“吃水线”。
课堂影院《船的发展史》
例题1:有一艘轮船,它的排水量是104吨,在密度是1.0×103千克/米3的河水中航行,它满载时排开水的体积是多大?如果该轮船在海水(密度为1.03×103千克/米3 )中航行,它排开海水的体积是多大?它从江河驶入海中是上浮一些还是下沉一些?
①轮船从河水到海水都是漂浮,根据二力平衡条件可知:浮力等于船与货物的总重力, F浮=G船+G物,是不变的; ②根据阿基米德原理:F浮=ρ液gV排 ,浮力不变,海水的密度大,因此轮船排开海水的体积小,所以从江河驶入海中是上浮一些。
ρ 水V排 g=m总 g
1×104×103kg
1.03×103kg/m3
= 1×104 m3
= 0.97×104 m3
可见:轮船从江河驶入海中,会上浮一些
①密度计是测量液体密度的仪器。
②构造:密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管,管的下部装有少量密度较大的铅丸。
③原理:无论放在哪种液体中都是漂浮的,因此它的重力始终等于它受到的浮力,F浮=G,且不变。 根据F浮=ρ液gV排可知,把它放在密度比较大的液体里,那它浸入液体的体积就小点,把它放在密度比较小的液体里,那它浸入液体的体积就大点。 所以密度计的刻度从下往上的示数是越来越小的,这个和量筒正好相反。
密度计的刻度是不均匀分布,数值是上小下大。
例题2. 用同一支密度计测定不同液体的密度,下列叙述正确的是( ) A 密度计露出液面的越多,所受的浮力越大 B 密度计漂浮在不同液体中,所受的浮力都相等 C 密度计排开液体体积越大,液体密度越大 D 密度计露出液面的越多,排开液体体积越大
例题3. 一支密度计分别放入甲、乙两种液体中,静止时位置如图所示。若密度计在甲、乙液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,下列说法正确的是( ) A、F甲
【解析】密度计漂浮在甲液面上,F浮甲 = G , 密度计漂浮在乙液面上, F浮乙= G 。 ∵ G 不变,∴ F浮相等 F浮甲 = F浮乙 ρ甲 g V排甲= ρ乙 g V排乙 ∵ V排甲> V排乙, ∴ ρ甲< ρ乙
①潜水艇的沉浮靠改变自身重力实现的。只要潜水艇浸没在水里,所受浮力始终不变。②下潜时,在两侧的水舱内充入水,艇重增大,重力大于浮力,潜艇就会下沉;③上浮时,用气泵排出两侧水舱内的水,艇重减小,重力小于浮力,潜艇就会上浮;④当水舱中充入适量的水时,浮力与重力相等,潜艇就能悬浮在水中任何深度。
课堂影院:《潜水艇的浮沉原理》
升空原理:通过充入密度小于空气的气体(氢气、热空气等),使气球受到的浮力大于自身的重力而升空。
课堂影院:《热气球》
1. 一艘轮船从长江驶入东海,它受到的浮力将_______;它排开海水的体积将_______。(选填“变大”、“变小”或“不变”) 将船上的货物搬卸到码头后,船受到的浮力 ,船排开水的体积 。 2.潜水艇是靠改变_______________达到上浮和下沉目的的,该潜水艇从水面下10m处一直下潜到100m深的过程中,潜水艇受到水的压强将 ,浮力将 .
3. “远征号”潜水艇在南海执行任务,根据任务要求,潜水艇需要在不同深度处悬浮,海水密度保持不变,下列说法错误的( )A.潜水艇排开海水的体积一定相等B.潜水艇所受的重力大小相等C.潜水艇所受的浮力大小相等D.潜水艇的深度越深,所受的浮力越大
4. 水中的鱼儿是通过改变 来实现浮沉的.如图甲、乙所示是同一条鱼静止在不同深度的两种情况.则甲状态下鱼受到的浮力_______乙状态下鱼受到的浮力。
5.根据图中轮船上的“吃水线”排列情况,可以判断:轮船在大西洋受到的浮力_________印度洋受到的浮力;印度洋海水密度 北大西洋海水密度(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
由于轮船在大西洋与印度洋都处于漂浮状态,则F浮=G船,所以浮力相等; 由图可知轮船排开海水的体积 V印度洋>V大西洋, 根据F浮=ρ液gV排可知:ρ印度洋<ρ大西洋, 即印度洋海水密度小于北大西洋海水密度。
6. 2017年4月26日,我国第一艘国产航母正式出坞下水,中国有了第二艘航母。一艘航母的舰载机飞离航母后,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
7.某潜艇浸没在水中时排水量为3×103吨,它所受的浮力___________牛;若它从水温较低的高密度的洋流,靠惯性水平驶入水温较高的低密度洋流时,如图16所示,排开水的体积_______,所受浮力_______。(后两空均选填“增大”、“不变”或“减小”)
【解析】潜艇浸没在水中是悬浮,它所受的浮力等于自身的重力, G=mg=3×106千克×9.8牛/千克=2.94×107牛; 若它从水温较低的高密度的洋流,靠惯性水平驶入水温较高的低密度洋流时,潜水艇浸没在水中,排开水的体积不变,水的密度变小了,根据F浮=ρ液gV排可知:浮力变小。
8.如图所示,质量均为1千克的物体A、B漂浮在水中,A物体所受的浮力为 牛,两物体所受浮力分别为FA、FB,则FA FB;若A、B两物体底部所受的压强分别为pA、pB,则pA pB,(后两格均选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【解析】A、B物体均漂浮在同种液体中,所受的浮力等于A、B的重力,是相等的,F浮=G=mg=1千克×9.8牛/千克=9.8牛,浮力FA等于FB。 根据P=ρgh,因为两物体底部深度hA<hB,所以PA<PB;
9.液体密度计常用来测定啤酒、牛奶等液体的密度,从而判定其中的含水量。如图所示是将一支密度计放入牛奶中的情景。请仔细观察图中密度计上所标的刻度线及刻度值,回答下列问题。(1)该密度计的测量范围是 克/厘米3。若测得某品牌牛奶的密度越小,说明其中的含水量越 (选填“低”或“高”)。(2)一般测量工具上的刻度是均匀的,但密度计却不均匀,观察其相邻刻度线之间的间距随刻度值大小的变化可发现: 。
密度计上刻度值越大,相邻刻度线之间的间距越小。
【解析】由图可知,密度计的测量范围为0.8~1.2g/cm3;合格牛奶的密度大于水的密度,牛奶的密度越小,说明牛奶的密度越接近水的密度,含水量越高;
10.把一块实心金属放入盛满酒精的杯中,从杯子中溢出8g酒精.若将该金属放入盛满水的同样的杯子中,从杯中溢出水的质量是( ) A.大于8g B.等于8g C.小于8g D.无法确定
∵实心金属块的密度大于水的密度∴金属块放入水和酒精中都要下沉∴排开水和酒精的体积相同∵ρ=m/V,ρ水 >ρ酒精 ∴m水 >m酒精 ,即:排开水的质量大于排开酒精的质量.
11. 重为10N的物体,浸没于装满水的容器中后,溢出了5×10-4 m3的水。则此物体( ) A.浮在水面上 B.沉到水底 C.悬浮在水中 D.以上几种情况都有可能
【解析】根据阿基米德原理: F浮=ρ水gV排 =1.0×103 kg/m3×9.8 N/kg×5×10-4m3 =4.9N<10N ∵ F浮
物体浮沉条件的应用
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