第3节 水的浮力（第4课时）

第3节 水的浮力（第4课时）

第四课时 物体浮沉条件的应用 沉浮情况 受力情况 密度关系 体 积 物体浮沉的条件 ①上浮 ②下沉 ③ 悬浮 ④ 漂浮 F浮 > G物 F浮 = G物 F浮 < G物 F浮 = G物 ρ液 >ρ物 ρ液 ρ物< ρ液 ρ物= ρ液 > ρ物 V浸 V物= V浸 V物= V浸 V物= V浸 V物< 物体浮沉的条件不但可以用来解释许多生活现象， 而且在生产、生活和科研上也有许多重要的应用。 五、物体浮沉的应用 （一）、轮 船 轮船漂浮在水面上 F浮 G排液 G自重 G货物 = = ﹢ 1.一块钢板放在水里会下沉，但为什么用 钢板制造的轮船却能够漂浮在水面上呢？ 1.把一块橡皮泥放在水面 上，观察橡皮泥的浮沉？ 橡皮泥将沉入水底 2.将橡皮泥捏成碗状，再 把它放在水面上，观察 橡皮泥的浮沉？ 橡皮泥将能浮在水面上 钢板制成的轮船，由于船体中间很大部分是空 的，能够排开比自身体积大得多的水，获得更 大的浮力，所以能够漂浮在水面上。 吃水线（吃水线标志），通常指船舶载重线， 表明船舶载货后可能的各种吃水程度。 标在商船边上的。 轮船船体浸入水越深，表明排开的水量越多。 轮船的大小常用排水量来表示，所谓排水量就是 轮船装满货物时排开水的质量。 2. 一艘轮船自重0.7万吨，它的排水量为 1.8万吨，则它最多可运载多少货物？ m货物 = m排液 m自重 =- 1.8万吨 - 0.7万吨 = 1.1万吨 3. 一艘轮船从江河驶入大海后，受到的浮力 如何变化？排开水的体积如何变化？ 从江海驶入大海，都是处在漂浮状态，故受到的 浮力都等于重力，并保持不变。 但由于海水的密度要大于江河水的密度，所以， 根据阿基米德原理F浮＝ρ液 g V排液可知，轮船 排开水的体积将减少。 G货物 = G排液 G自重- （二）、潜 艇 潜艇是海军的主要舰种之一，它既能在 水面航行，又能潜入水下进行机动作战。 1.如右图所示，在玻璃球 内装满水，并用橡皮管 把它连到针筒上。 2.用针筒将玻璃球内的水抽出， 观察玻璃球的运动状况。 3.用针筒把水再次压入 玻璃球内，观察玻璃 球的运动状况。 你知道了潜艇在水中如 何实现上浮和下沉的吗？ 改变潜艇自身的重力。 潜艇原理 当水舱充满水时：潜艇重力大于浮力 潜艇下沉 水舱里的水排出：潜艇重力小于浮力 潜艇上浮 水舱里留适量的水：潜艇重力等于浮力 潜艇悬浮 （三）、密度计 构造： 密度计是一根密封的玻璃管， 玻璃管下部的玻璃泡内封装 有小铅丸或水银，玻璃管的 上部标有刻度。 原理： F浮 = = G计 所测液体的密度不同，密度计 排开液体的体积就不同，液面 对应密度计的位置也就不同。 密度计的刻度是： 种类：① 比重计 ② 比轻计 比重计是用来测量密度大于1的液体， 即密度比水大，它的下端装的铅丸或水 银多一些。这种密度计的最小刻度线是 “1”，标在最高处，由上而下，顺次 是、1.1、1.2、1.3…… 比轻计是用来测量密度比水小的液体。它下端 装的铅丸或水银少一些，这种密度计的最大标 度线是“1”，标在最低处，由下而上顺次是、 0.9、0.8、0.7…… 下大上小 密度计的刻度是如何标示的？ （四）、航天员在水中处于悬浮状态训练 为了使航天员能够适应太空的特殊环境，人 们设计了在大型水池中对航天员进行太空行 走模拟训练的方法。 为了保证航天员 在水中处于悬浮 状态，应使航天 员自身及所携带 的装备受到的浮 力与重力相等。 （五）、热气球和气艇 人类早就幻想着像鸟儿一样在蓝天自由飞翔，正是热气 球使人类第一次实现了这一愿望。1783年11月的一天， 法国的蒙戈尔费埃兄弟用纸和布制造了一个大袋子，用 火加热袋里的空气，制成了最早的热气球。由于球内热 空气的密度比球外冷空气小，使得热气球受到空气的浮 力大于重力，从而能在空气中上升，如图所示。 1783年12月，法国学者查理用 密度小于空气的氢气代替热空气。 他制造的氢气球升到2000多米的 高空。后来，载人的氢气球能到 达20000米的高空。现在，观测 高空气象的气球大多数是氢气球。 为了克服气球没有动力的缺点，人们制造了气艇， 在大气囊下安装了带螺旋桨的发动机，如图所示。 气艇曾被用于军事侦察、轰炸和作为空中交通工 具。早期的气艇充的都是易燃的氢气，后来发生 了几次氢气爆炸事故，使人们改用了氦气。 1.医生给病人体检，有时需要测量病人血液 的密度。如果用密度计进行血液测量，需要血液 量较多。分析人员采用了一个巧妙的方法：先在 几个试管内分别装入密度不同的、呈淡蓝色的硫 酸铜溶液，然后分别在每个试管中滴进一滴血液。 只要看到哪一个试管中的血滴悬在硫酸铜溶液中， 就能判断出血液的密度。说说这一做法的依据。 根据物体浮沉条件，血滴悬浮在某种密度的硫酸 铜溶液中，则它受到硫酸铜溶液的浮力等于自身 受到的重力。根据阿基米德原理，它的密度与该 硫酸铜溶液的密度相同。 2.人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船，它的做法 是：把几个浮筒灌满水，将它们沉到水底，潜水员用钢 索把它们拴在沉船的两侧。然后，打捞船上的机器开动 起来，把空气压进浮筒，将筒内的水排出去，沉船就可 以浮起来（如图1-33）。这样做的原理是什么？ 将沉船与浮筒看作一个整体，当浮筒内的水未排出时， 整体所受的重力大于浮力， 所以船不会浮起。而当 筒内的水排出后，整体 所受的重力变小，以至 小于浮力，这样，轮船 与浮筒都将浮出水面。 六、浮力产生的原因 设想有一个立方体的浸没在水中 它的六个表面都受到压力。 左右两侧受到的压力有何关系？ 前后两侧受到的压力有何关系？ 上下两面受到的压力 有何关系？ 上下两个面的压力的差， 就是液体对物体的浮力。 F浮 = F下表面 - F′上表面 求浮力大小的方法 方法一、称重法 F浮力 = 方法二、阿基米德原理法 F浮 = G排液 = 方法三、悬浮漂浮条件法 F浮 = G物 方法四、压力差法 F浮 = F下表面 － F′上表面 F空气 F液体中－ 1.小科和妈妈一起上街到夜市买了一袋观 赏鱼（如图所示），袋内约有1／3的体积 是封闭的空气。小科回到家后将没有打开塑料袋 的观赏鱼直接放入家里的鱼缸中。若不计塑料袋 的自重，那么这个装着水和鱼的塑料袋在鱼缸的 水中所处的状态是 ----------------------------（ ） A．悬浮在水中 B．漂浮在水面 C．下沉到缸底 D．先悬浮，后下沉 B 2.完全浸没在水中的乒乓球，放手后从运动到静 止的过程中，其浮力大小变化情况------（ ） A.浮力不断变大，但小于重力。 B.浮力不变，但浮力大于重力。 C.浮力先大于重力，后小于重力。 D.浮力先不变，后变小，且始终大于重力直至 静止时，浮力才等于重力。 3.如图所示两个密度计a、b，a密度计最上部刻 线为1，而b密度计最下部刻线为1．若要测定 酒精的密度，则应该使用密度计（ ） A．a B．b C．任意一个 D．都不好用 D B 4、有甲、乙、丙三个物体，其密度分别为： ρ甲 = 0.85克 /厘米3； ρ乙 = 1.05克 / 厘米3； ρ丙 = 1.25克 / 厘米3。现将它们放在密度为 1.05克 / 厘米3的液体中。图1-32是这三个物体 在液体中的四个可能的位置。请为这三个物体 选择合适的位置。 甲：位置1 乙： 位置2、3、4 丙： 位置4