人教版8下物理10.3 物體的浮沉條件及應(yīng)用（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)生版】

10.3物體的浮沉條件及應(yīng)用（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能描述物體的浮沉條件，并運(yùn)用其說(shuō)明生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象，發(fā)展運(yùn)動(dòng)與相互作用的觀念。2.在得出物體浮沉條件的過(guò)程中，根據(jù)同一直線上二力合成的規(guī)則和力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系進(jìn)行演繹推理，發(fā)展推理論證的能力。3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)改變物體的浮沉狀態(tài)，發(fā)展科學(xué)探究的素養(yǎng)及使用科學(xué)證據(jù)的意識(shí)。4.運(yùn)用物體的浮沉條件解釋和解決生產(chǎn)生活中的一些現(xiàn)象和實(shí)際問(wèn)題，了解我國(guó)古代和現(xiàn)代利用浮沉條件的科技成就，感受物理學(xué)對(duì)人類(lèi)生活和社會(huì)發(fā)展的影響，激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和探究的熱情，培養(yǎng)民族自豪感與使命感?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】將受力分析、力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系以及與浮力知識(shí)結(jié)合起來(lái)綜合起來(lái)解決問(wèn)題?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問(wèn)題：1.物體的沉浮條件：物體的沉浮取決于物體所受的浮力和重力的大小；或比較物體與液體密度的大小。浸沒(méi)在液體中的物體：①當(dāng)F?。綠或ρ物＜ρ液時(shí)，物體，最后漂?。ú糠纸](méi)）。②當(dāng)F浮=G或ρ物=ρ液時(shí)，物體，可停在液體內(nèi)部任意位置。③當(dāng)F?。糋或ρ物>ρ液時(shí)，物體，最終沉在液體底部。2.輪船：把輪船做成“空心”體后放在水里，雖然它所受的重力沒(méi)有改變，但是排開(kāi)的水的體積變大，因而受到較大的力，所以能漂浮在水面上。輪船的大小通常用表示，排水量是指輪船按照設(shè)計(jì)要求滿載貨物時(shí)排開(kāi)水的。例如，一艘輪船，它的排水量是1×104t，說(shuō)明此船滿載時(shí)，貨物質(zhì)量和船身質(zhì)量之和為。3.潛水艇：潛水艇浸沒(méi)在水中時(shí)，所受浮力不變，是通過(guò)水艙充水和排水的方式，改變來(lái)實(shí)施下沉和上浮的。4.氣球和飛艇：氣球和飛艇內(nèi)部充有密度空氣的氣體（如氫氣、氦氣或熱空氣），使浮力重力而升空。（均選填“大于”或“小于”）5.密度計(jì)：密度計(jì)在不同的液體中都是的，根據(jù)二力平衡條件可知，它受到的浮力始終等于它受到的且不變，即F浮=G。根據(jù)F浮=ρ液gV排可知，把它放在密度比較大的液體里，它浸入液體的體積就會(huì)一些，因此會(huì)上浮一些；把它放在密度比較小的液體里，浸入液體的體積就變一些，因此會(huì)下沉一些。所以密度計(jì)的示數(shù)越靠下越。（后三空均選填“大”或“小”）【合作探究】探究一、物體的浮沉條件【想一想】浸沒(méi)在液體中的物體都會(huì)受到浮力的作用，但是有的物體上浮，有的物體下沉，有的物體還會(huì)懸浮在液體中。這是為什么?【分析】根據(jù)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系可知：由靜止釋放的物體如何運(yùn)動(dòng)，取決于它所受力的合力。要分析浸沒(méi)在液體中的物體向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需要分析它所受力的合力的。1.比較浮力與重力的大小判斷浮沉（1）物體浸在液體中時(shí)的受力分析浸沒(méi)在液體中的物體受到兩個(gè)力：一個(gè)是豎直向下的；另一個(gè)是豎直向上的。我們知道力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，根據(jù)物體所受浮力與重力大小關(guān)系的不同，由靜止釋放的物體，其浮沉存在三種情況。（2）物體的浮沉條件甲上浮乙懸浮丙下沉物體浸在液體中時(shí)：①當(dāng)浮力F浮大于重力G時(shí)，二力的合力方向向，物體由靜止開(kāi)始；②當(dāng)浮力F浮等于重力G時(shí)，二力的合力為，物體保持狀態(tài)；③當(dāng)浮力F浮小于重力G時(shí)，二力的合力方向向，物體由靜止開(kāi)始。最終靜止在底部。2.比較物體密度與液體密度的大小判斷物體的浮沉（1）比較物體密度ρ物與液體密度ρ液的大小關(guān)系判斷物體的浮沉。當(dāng)物體浸沒(méi)在水中時(shí)，受到重力G與浮力F浮兩個(gè)力的作用。物體浸沒(méi)在水中時(shí)V排=V物；浮力的大小為F?。溅岩篻V排；重力的大小為G＝ρ物gV物①當(dāng)F?。綠時(shí)，得出ρ液＞ρ物，物體；②當(dāng)F浮=G時(shí)，得出ρ液=ρ物，物體；③當(dāng)F?。糋時(shí)，得出ρ液＜ρ物，物體。（2）物體的浮沉與密度大小有關(guān)的實(shí)例①冰的密度小于水的密度，所以冰浸沒(méi)在水中會(huì)上浮，最后漂浮在水面；②當(dāng)雞蛋的密度等于水的密度時(shí)，雞蛋會(huì)在水中懸浮；③石塊的密度大于水的密度，所以石塊在水中下沉。④鹽水選種【問(wèn)題】在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)鹽水選種可選出飽滿、結(jié)實(shí)的種子，從而促進(jìn)農(nóng)作物產(chǎn)量的提高。農(nóng)民采用鹽水浸泡法來(lái)選種時(shí)，把種子放入濃度適宜的鹽水中，干癟、蟲(chóng)蛀的種子就會(huì)上浮直至漂浮，而飽滿的種子則下沉到容器底部。請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)這是為什么?【分析】根據(jù)浮沉條件，當(dāng)物體的密度比液體的密度大時(shí)，物體將下沉，反之，則漂浮。不飽滿的種子密度小于鹽水的密度則，而飽滿的種子密度大于鹽水的密度則。3.【想想議議】如圖所示，將新鮮的雞蛋分別浸沒(méi)在盛有水和鹽水的容器中，觀察雞蛋在容器中的位置并解釋?！痉治觥繉㈦u蛋放入水中，由于其所受的浮力小于它所受的重力，從而；放入濃鹽水中時(shí)，由于濃鹽水密度較大，其所受的浮力大于它所受的重力，從而浮，最終漂浮在濃鹽水中?！纠}1】如圖所示，將一枚雞蛋放在一杯鹽水中，雞蛋剛好處于懸浮狀態(tài)，往杯中緩慢加入純凈水并適當(dāng)攪拌，則在此過(guò)程中下列判斷正確的是（）A．雞蛋將下沉，所受浮力在減小B．雞蛋將下沉，所受浮力在增大C．雞蛋將上浮，在未露出水面之前，所受浮力不變D．雞蛋將保持懸浮，所受浮力不變【例題2】質(zhì)量相等，體積不等的甲、乙兩個(gè)實(shí)心正方體物塊在水中靜止時(shí)的情景如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．甲受到的浮力小于乙受到的浮力B．甲的密度小于乙的密度C．甲下表面受到的壓力比乙的大D．甲下表面受到的壓強(qiáng)比乙的小探究二、浮力的應(yīng)用【問(wèn)題】在生活生產(chǎn)中，人們常常利用浮力，改變浮力有哪些方法？1.增大或減小浮力的方法【分析】根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，浸在液體中的物體，受到的浮力大小是由液體和排開(kāi)液體的決定的，因此增大或減小浮力應(yīng)從這兩方面入手。（1）增大浮力的方法①增大液體的。如在水中加鹽并攪拌，當(dāng)鹽水的密度大于雞蛋的密度時(shí)，沉底的雞蛋會(huì)浮起來(lái)；②増大物體排開(kāi)液體（或氣體）的。如飛艇、萬(wàn)噸巨輪等。（2）減小浮力的方法①減小液體的密度。如漂浮在鹽水中的雞蛋，可以采用加清水的方法來(lái)減小液體的密度，當(dāng)液體密度小于雞蛋的密度時(shí)，雞蛋下沉；②減小物體排開(kāi)液體(或氣體)的體積。如飛艇降落時(shí)，通過(guò)將輔助氣囊中的氣體放出，使飛艇排開(kāi)空氣的體積減小，減小空氣浮力，當(dāng)浮力小于飛艇的重力時(shí)，飛艇降落。2.浮力的應(yīng)用（1）輪船【問(wèn)題】輪船是鋼鐵制成的，鋼鐵的密度遠(yuǎn)大于水的密度，為什么可以漂浮在水面上，還能承載那么多貨物呢？【想想做做——制作橡皮泥小船】橡皮泥的密度比水大，它在水中會(huì)下沉。根據(jù)阿基米德原理，怎樣把橡皮泥做成一條小船，使它能漂浮在水面，并能承載重物?橡皮泥沉底橡皮泥漂浮能承載重物的橡皮泥船【分析】橡皮泥做成瓢狀，它所受的重力沒(méi)變，但排開(kāi)的水的體積變大了，因而受到較大的，所以能浮在水面上，輪船就是根據(jù)這個(gè)道理制成的。①輪船的工作原理：把輪船做成“空心”體后放在水里，雖然它所受的重力沒(méi)有改變，但是排開(kāi)的水的體積變大，因而受到較大的浮力，所以能漂浮在水面上。②輪船的排水量m排：表示輪船的大小，指輪船裝滿貨物時(shí)排開(kāi)水的，等于輪船和貨物的總質(zhì)量。即m排=m船+m物。如一我國(guó)首艘航空母艦遼寧艦的排水量約為6萬(wàn)噸，表明遼寧艦滿載時(shí)，艦載機(jī)和艦身的質(zhì)量之和約為6萬(wàn)噸。（2）潛水艇潛水艇能潛入水下航行。它的艇身內(nèi)有水艙。當(dāng)潛水艇浸沒(méi)在水里時(shí)，排開(kāi)水的體積不變，根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，所受浮力基本不變，所以只能靠改變自身實(shí)現(xiàn)浮沉的。①下潛時(shí)，在兩側(cè)的水艙內(nèi)充入水，艇重增大，重力大于浮力，潛艇就會(huì)。②當(dāng)水艙充水后潛水艇所受的重力等于浮力時(shí)，它可以在水中。③當(dāng)用壓縮空氣將水艙里的水排出一部分時(shí)，潛水艇變輕，從而。（以上均選填“上浮”、“懸浮”或“下沉”）實(shí)際航行時(shí)，上浮和下潛過(guò)程中潛水艇總要開(kāi)動(dòng)推進(jìn)器加快上浮和下潛的速度。（3）氣球和飛艇①氣球：如果氣球里充的是密度空氣的氣體，則氣球受到的浮力自身的重力，氣球就會(huì)上升，可以飄在空中。例如，節(jié)日放飛的氣球、攜帶氣象儀器的高空探測(cè)氣球，充的是氦氣；體育、娛樂(lè)活動(dòng)用的熱氣球，充的是被燃燒器加熱而體積膨脹的熱空氣（均選填“小于”或“大于”）。②飛艇：為了能定向航行，人們還制成了飛艇：在大氣囊下面裝了帶螺旋槳的發(fā)動(dòng)機(jī)和載人、裝貨的吊籃。（4）密度計(jì)①用途：圖是一種密度計(jì)，它可以漂浮在不同液體中測(cè)量液體的密度，在釀酒、石油、化工以及農(nóng)業(yè)選種等方面有廣泛應(yīng)用。②主要構(gòu)造：這種密度計(jì)通常中間有一個(gè)體積較大的玻璃泡。密度計(jì)下方裝著金屬顆粒作為配重，使密度計(jì)漂浮時(shí)能保持豎直姿態(tài)。密度計(jì)上方為細(xì)玻璃管，它的內(nèi)部標(biāo)有刻度，測(cè)量時(shí)可以根據(jù)液面所處的位置直接讀出液體的密度值。③原理：密度計(jì)放在液體中都是的，因此受到的浮力始終等于它受到的重力且不變，即F浮=G。根據(jù)F浮=ρ液gV排可知，F(xiàn)浮不變時(shí)，把它放在密度比較大的液體里，則V排變小，即它浸入液體的體積變小，所以會(huì)一些；把它放在密度比較小的液體里，則浸入液體的體積大，會(huì)一些。密度計(jì)的刻度不均勻，且從下往上的刻度數(shù)是越來(lái)越小的?！纠}3】如圖，是我國(guó)055型萬(wàn)噸級(jí)驅(qū)逐艦“延安”號(hào)。該艦滿載時(shí)，排水量約12000噸，吃水深度6.6m。下列說(shuō)法正確的是（）A．排水量指的是艦船滿載時(shí)排開(kāi)水的重力B．“延安”號(hào)漂浮在海面上，所受重力小于浮力C．“延安”號(hào)漂浮在海面上，所受浮力方向豎直向上D．“延安”號(hào)不能與其他艦船近距離并排航行，是因?yàn)榱黧w流速越大，壓強(qiáng)越大【例題4】如圖所示，用同一支密度計(jì)分別測(cè)量甲、乙兩種液體的密度，下列說(shuō)法正確的是（D）A．密度計(jì)在乙液體中所受的浮力大B．乙液體的密度大于甲液體的密度C．密度計(jì)上的刻度值上大下小D．密度計(jì)在甲、乙兩種液體中所受的浮力相等【精講點(diǎn)撥】1.判斷物體的浮沉既可以根據(jù)物體受到的重力與浮力的大小判斷；也可以比較物體的密度和液體密度的大小關(guān)系判斷。（1）比較重力與浮力①若浮力F浮＞G，則上浮，最后漂浮；②若浮力F浮=G，則懸浮，可停在液體內(nèi)部任意位置；③若浮力F浮＜G，則下沉，靜止在水底。（2）比較物體密度ρ物與液體密度ρ液①當(dāng)ρ液＞ρ物，物體上??；②當(dāng)ρ液=ρ物，物體懸??；③當(dāng)ρ液＜ρ物，物體下沉。2.漂浮是一種非常重要的現(xiàn)象。分析計(jì)算有關(guān)物體的漂浮問(wèn)題時(shí)，往往要綜合運(yùn)用力的平衡知識(shí)和阿基米德原理。例如輪船滿載航行時(shí)，根據(jù)二力的平衡條件可知，浮力不變；再根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液體gV排分析，在密度不同的液體中，排開(kāi)液體的體積不相等，因此會(huì)上浮或下沉一些。3.改變浮力的方法（1）改變液體的密度：如在水中加鹽并攪拌，增大浮力，可以使沉底的雞蛋浮起來(lái)。（2）改變排開(kāi)液體（或氣體）的體積：如飛艇降落時(shí)，將輔助氣囊中的氣體放出，使飛艇排開(kāi)空氣的體積減小，浮力將小?！練w納整理】第3節(jié)物體的沉浮條件及應(yīng)用【課堂練習(xí)】1．一個(gè)小球所受的重力為10N，將它浸沒(méi)在水中時(shí)，所排開(kāi)的水的重力為20N。那么小球浸沒(méi)時(shí)受到的浮力大小為N，放開(kāi)手后，物體將（填“上浮”“下沉”“懸浮”），最終小球的浮力為N。2．如圖所示，在家庭小實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)想讓沉底的雞蛋漂浮在水面上，下列操作可行的是（）A．向杯子中加鹽B．向杯子中加水 C．倒出少量的水D．輕輕搖晃杯子3．將新鮮度不同的甲、乙兩雞蛋放入水中，靜止時(shí)的狀態(tài)如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．若甲、乙體積相等，甲受到的浮力小 B．若甲、乙質(zhì)量相等，甲受到的浮力小C．向杯中加鹽水后，乙受到的浮力變大 D．向杯中加酒精后，乙受到的浮力變大4．鹽水選種是一種常用的選種方法，將待選的種子放入濃度適當(dāng)?shù)柠}水中，良種沉入水底、次種則漂浮于水面，如圖甲所示。農(nóng)民為了方便檢驗(yàn)自制的鹽水濃度是否合適，在一端封閉的吸管內(nèi)放入一些鐵砂制成了簡(jiǎn)易密度計(jì)。首先將密度計(jì)放入標(biāo)準(zhǔn)鹽水中，在吸管上標(biāo)出水面的位置，如圖乙所示，再將密度計(jì)放入自制的鹽水中，如圖丙所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．良種的密度小于次種的密度B．圖丙中密度計(jì)所受的浮力大于圖乙中密度計(jì)所受的浮力C．圖丙中的自制鹽水需要通過(guò)加水配成標(biāo)準(zhǔn)鹽水D．若只換用更細(xì)的吸管制作密度計(jì)可以提高密度計(jì)的測(cè)量精度5．在施工過(guò)程中，需要運(yùn)送一定數(shù)量的石塊放入海底施工。據(jù)此，如圖所示，小明做了一個(gè)橡皮泥“船”，在“船”中放入一定數(shù)量的石塊后放入水中，待船靜止后，逐漸將石塊取出并放入水中，下列說(shuō)法正確的是（

）A．小船受到的浮力不變 B．小船浸在水中的體積變小C．水面將上升 D．小船底部受到水的壓強(qiáng)不變6.2022年4月28日，“巔峰使命”珠峰科考全面啟動(dòng)。5月15日凌晨1點(diǎn)26分，中國(guó)自主研發(fā)的“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇從海拔4300