9物体浮沉条件及应用11.docx
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9物体浮沉条件及应用11
【播放视频】“中国海上大阅兵”.
提出问题:
为什么钢铁做成的轮船能浮在水面上?
钢铁做成的潜水艇能在水中上浮和下潜呢?
引出课题:
物体的浮沉条件及应用.
学生观看视频:
了解浮沉情况不同的浮力的应用,并思考问题.
一、物体的浮沉条件
思路一
1.演示实验:
(1)水槽中的瓶子处于什么状态?
(2)猜一猜:
一个大橙子和一个小西红柿同时放入水中,会出现什么情况呢?
小西红柿下沉.
想一想:
是什么原因呢?
小组讨论交流:
橙子体积大,V排就大,所受浮力就大.
(3)把一个大土豆和刚才的橙子同时放入水中放手后如图所示.
议一议:
为什么土豆排开水的体积比橙子大,它反而下沉了呢?
到底物体的浮沉取决于什么呢?
由此能否知道物体的浮沉可仅由其所受的浮力决定?
讨论交流:
土豆V排大,浮力大,其重力也大,得出物体的浮沉应该由F浮和G物共同决定的.
[设计意图] 通过学生猜测和亲身感受引起认知冲突,激发学生探究欲望.
2.受力分析
请分析浸没在水中的上浮的橙子、悬浮的瓶子、下沉的西红柿受力情况.
前提:
物体完全浸没,即V排=V物.
受力分析并交流:
橙子受到的浮力大于重力、西红柿受到的浮力小于重力、瓶子受到的浮力等于重力.
[设计意图] 通过学生自主受力分析、归纳总结浮沉条件,有利于学生对知识的理解,同时提升了学生的分析能力.
3.师生共同总结物体的浮沉条件:
比较浮力与物体重力的关系.
上浮 F浮>G物
漂浮 F浮=G物
悬浮 F浮=G物
下沉 F浮 做一做: 请将泡沫、木块、牙膏皮、小瓶、小西红柿、铁块放入水中,上浮的物体有哪些,下沉的物体有哪些? 并分别放入两个烧杯中. 4.自主分析与交流: 一个实心物体浸没在液体中,你能否根据物体密度与液体密度之间的关系,对物体的浮沉作出判断? 小组合作自主分析: G物=m物g=ρ物gV物,F浮=ρ液gV排. 根据浮力与重力的关系得出物体密度与液体密度之间的关系. 总结: 上浮F浮>G物 ρ物<ρ液 漂浮F浮=G物ρ物<ρ液 悬浮F浮=G物ρ物=ρ液 下沉F浮 想一想: 漂浮与悬浮有什么共同点与不同点? 共同点: 在平衡力的作用下静止不动;浮力等于重力. 不同点: 漂浮是物体一部分浸入液体中,悬浮是整个物体浸没在液体中.密度关系也不同. 5.设置跟踪练习 把铁块放在水中时,铁块会 ;放在水银中时铁块会 ,最终 . [设计意图] 学以致用: 解决问题巩固新知. 6.实验探究、合作研讨 思维升华: 探究改变物体浮沉状态的方法. 请利用桌上器材(气球、铁钉、注射器、纸杯等)改变两烧杯中的物体的浮沉状态. 展示成果: (1)把牙膏皮做成船型(空心),就能浮在水面上,而且还能装载小西红柿. (2)铁块放在纸杯里,或吹大的气球里. (3)在烧杯里加适量的盐,鸡蛋会浮起来. (4)在泡沫上穿几颗钉子,泡沫就沉下去了. (5)用注射器抽小西红柿中的汁水. 引导总结: 改变物体的浮沉状态的方法. (1)改变浮力: 改变V排、改变ρ液. (2)改变重力. (3)同时改变浮力和重力. 现象释疑: 为什么汤圆刚入锅时沉底了,煮熟了就浮到水面上了? [设计意图] 通过学生自主探究改变浮沉条件的方法,既为下面浮沉条件的应用作铺垫,又锻炼了学生的思维. 分析、解答: 汤圆熟了时变成空心的,增大排开液体的体积,从而增大浮力. [过渡语] 你能举出生活中应用这些改变浮沉条件的方法的事物吗? 思路二 问题1 浸没在液体中的物体都会受到浮力,但是有的物体要上浮,有的物体要悬浮,有的物体要下沉,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? 引导学生从受力分析角度探讨问题. 先让学生对物体在液体中处于漂浮和悬浮状态时的情况进行受力分析,得出物体处于这两种状态时要满足浮力等于重力的条件. 物体的下沉与上浮是动态过程,为了使学生更好地接受,本节课用了一个小实验来探讨它们的受力条件: (1)用细绳拉着一块小铁块,让铁块在水中静止,让学生对其进行受力分析;然后放手,再让学生对其进行受力分析,从而得出物体下沉条件. 在演示实验过程中,给予学生有效的引导,让学生有目的地观察实验. (2)用手压着一木块,让木块在水中静止,让学生对其进行受力分析,然后放手,再让学生对其进行受力分析,从而得出物体上浮的条件. [设计意图] 让学生自己开口说出实验现象,培养学生的表达能力.让学生对物体进行受力分析,培养学生的理论分析能力;利用多媒体课件解释物体的浮沉条件,将抽象的物理情境清晰地展现出来,有利于让学生把感性认识上升到理性认识. 总结出物体下沉与上浮条件,并将结论写在黑板上: F浮>G时,物体上浮; F浮=G时,物体悬浮,可停在液体内部任意位置; F浮 F浮=G时,物体漂浮,有一部分体积露出液面. 问题2 浸没在液体中的物体,其排开液体的体积跟物体自身的体积相等,那么物体浮沉的情况是否可以用物体的密度跟液体的密度相比呢? (注: 以上是只对实心物体而言的.) 引导公式: F浮=ρ液gV排. G物=ρ物gV物. 讨论分析,进行推导得出结论. 物体上浮: ρ物<ρ液. 物体悬浮: ρ物=ρ液. 物体下沉: ρ物>ρ液. [设计意图] 由浅入深,层层递进,引导学生动脑思考,培养学生的逻辑思维能力和口头表达能力. 问题3 新鲜的鸡蛋在清水中要下沉,为什么? 你能想办法让它悬浮吗? 大家动手做做看.这是通过哪种方法来增大浮力,从而调节浮力和重力关系来实现悬浮的呢? 增大浮力还有什么方法? 动手实验,大胆猜想. 鸡蛋的重力大于鸡蛋所受的浮力,鸡蛋的密度大于水的密度,所以鸡蛋下沉.向水中加盐,使盐水的密度大于鸡蛋的密度,鸡蛋因浮力大于重力而上浮.增大浮力还可以通过增大排开液体的体积的方法. 根据实验现象和课件图示,进行总结,深化理解. 二、物体浮沉条件应用 1.轮船工作原理 用密度比水大的钢铁制成的轮船却能浮在水面上,为什么? 思考回答: 利用学生展示的漂浮在水面的牙膏皮,可以把它看成一个小船,大家能不能说出轮船工作原理是什么? 轮船的工作原理: 采用“空心”的办法增大排开液体体积增大可以利用的浮力,使船漂浮在水面. 演示实验: 标记水到牙膏皮的位置为1,然后向里加入一个小西红柿标记水到牙膏皮的位置为2,然后再向里加入一个小西红柿标记水到牙膏皮的位置为3……牙膏皮小船下沉到水底. 学生观察实验 问题导学、自主学习: 看来船还有一个运载能力的问题,实际是用什么来衡量船的运载能力的——引出排水量,追问: 什么是排水量? 自主学习、回答问题: 轮船的大小是按排水量来区分的,排水量是轮船满载时的排开水的质量(m排),它等于船的质量和货物的质量之和. 跟踪典例剖析: 一艘轮船排水量为2×104t.请问它排开水的重力是多少? 除此之外我们还可以计算出哪些物理量来? 总结: [设计意图] 学生通过解决问题,提升对知识的认识,同时锻炼运用知识解决问题能力. 演示实验: 把牙膏皮小船放入密度为1.0×103kg/m3纯水中,标记水到牙膏皮的位置为S,然后再把它放入密度为1.1×103kg/m3盐水中,牙膏皮小船会有什么变化? 标记水到牙膏皮的位置为W.则W在S的 方.W,S叫轮船的吃水线. 交流、回答: 牙膏皮会上浮一些. 想一想: 一艘轮船从河里驶入海里,它受到的重力 .它受到浮力 .它排开水的体积 .(填“变大”“变小”或“不变”) 学生思考解答: 不变、不变、变小. 剖析易错点: 轮船漂浮,F浮=G物,G物不变,F浮不变. [知识拓展] 若已知轮船的排水量和自重,就可以算出它的最大载货量,因为轮船装有货物时,共受三个力的作用: G船,G货,F浮,它们之间的关系为: F浮=G船+G货,则G货=F浮-G船,而F浮=G排=m排g(m排为排水量),由此可以算出轮船最大载货量G货=G排-G船,m货=m排-m船. 2.潜水艇工作原理 合作探究: 你能改变球形玻璃瓶的浮沉状态吗? 分组实验: 先观察潜水艇模型,再合作实验. 交流方法: (1)当将注射器气体压入球内时,球内的水量减少,球和球内的水的重力变小,G (2)当注射器将球内的气体吸出时球内的水量增多,球和球内的水的重力变大,G>F浮,球下沉. 播放动画: 潜水艇的浮沉 问题导学: 潜水艇在水下行驶过程中,它受到的浮力大小 ,下潜时向水舱中 ,潜水艇逐渐变 ,就逐渐潜入水中;上浮时,就用压缩空气将水舱中的水排出一部分,使潜水艇变 ,从而上浮.潜水艇的潜水和上浮是靠 来实现的. 观看课件,回答: 不变;充水;重;轻;改变自身重力. 总结: 潜水艇的工作原理: 潜水艇的上浮、下潜和悬浮,是靠改变自身的重力来实现的. 反馈训练: 某潜水艇从水面下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 ;从长江潜行到东海浮力将 . 思考解答: 变大、不变、变大. [过渡语] 在空气中能实现浮沉吗? 3.气球和飞艇 设置情境: 出示一薄塑料袋,展开释放,塑料袋下落;用嘴吹起塑料袋释放,塑料袋下落. 为什么不能升空? 要想使它升空怎么办? 观察、思考回答: 往里充密度小的氢气或加热里面的空气. 模拟实验: 利用塑料袋和酒精灯模拟热气球,让各小组同时释放. 小组合作模拟实验: 课堂奖励: 把一“许愿灯”奖励送给“热气球”升高最高的小组. 归纳总结: 气球和飞艇工作原理: ρ气<ρ空气,使它受到的F浮>G物而升空. [设计意图] 通过丰富多彩的探究活动,培养学生的动手能力、激发学习兴趣,使学生勇于探究日常用品或器件的物理原理,具有将科学技术应用于日常生活、社会中的意识. 想想议议: (1)要使充了氦气、升到空中的气球落回地面,可采用什么办法? (2)要使热气球落回地面,可采用什么办法? [知识拓展] 密度计(用来测量液体密度的仪器)是利用密度计漂浮在液面上的条件来测量的. 由于密度计的重力是一定的,漂浮在液面上时,所受浮力等于它的重力,但由于不同液体密度不同,因此V排有所不同,故密度计越往下端标出的密度值越大. 4.应用拓展 (1)打捞沉船 介绍方法: 将几个充满水的大型浮筒沉入水底,用钢缆把浮筒与沉船紧紧地拴在一起,然后用高压空气把浮筒中水排出,沉船就随着浮筒一起浮出水面. 想一想: 请解释这样打捞沉船的道理. 交流、回答: 浮筒中水排出后重力大大减小,浮力却没有减小,即使拴上沉船也是F浮>G,因此能浮上水面. (2)盐水选种 交流盐水选种的道理: 饱满种子的密度要大于盐水的密度而下沉. (3)躺在“死海”里看书,这是什么原因呢? 交流、回答. [设计意图] 开拓学生视野,激发学生对科学的求知欲及探求科学知识的兴趣,从物理走向生活. (20-40分钟) 【典题导入】【亮点题】 题型: 物体的沉浮条件 例题1.一艘轮船从海里驶入河里,它受到的重力大小_____,它受到的浮力______;它排开水的体积_____。 (填变大,变小或不变) 例题2.重为15N的物体,浸没于装满水的容器中后,溢出了5×10-4m3的水。 则此物体是() 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 例题3.如图所示,A、B两物体静止在水中()。 A.两物体受到的浮力一定相等 B.两物体受到的浮力不等,A物体受到的浮力大 C.两物体的密度不等,B物体的密度大 D.两物体的重力不等,B物体的重力大 变式训练: 1.(湖南省常德市2015年中考物理试题)“094型”潜艇是我国自行研制的新一代潜艇当它从深海中上浮而未露出水面的过程中,它受到的海水的 A.压强减小,浮力不变 B压强减小,浮力增大 C.压强减小,浮力减小 D压强增大,浮力不变 2.(山东省滨州市2015中考物理试题】测 量液体密度的仪器叫密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(图甲).图乙和图丙的容器中是同一个自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直立在液体中,由图中现象可以判断( ) A.密度计在乙烧杯液体中受到的浮力较大 B.密度计在丙烧杯液体中受到的浮力较大 C.乙烧杯中液体的密度较大 D.丙烧杯中液体的密度较大 3.质量相等的两个实心小球A和B,已知它们的密度之比 。 改将A,B放入盛有足够多水的容器中,当A,B两个球静止时。 水对A,B两个球的浮力之比 ,则 。 4(江苏省连云港市2015年中考物理试题解析】潜水员潜水时呼出的气泡在水面下上升的过程中,体积不断变大。 关于气泡所受压强和浮力的变化情况 ,下列说法正确的是( ) A.压强变大,浮力变大B.压强变大,浮力变小 C.压强变小,浮力变大D.压强变小,浮力变小 5.如图所示,一个质量为5kg体积为 的木块A用一根细绳系着,静止在水中,此时木块受到的重力大小为________N。 若将细绳剪断,那么在剪断细绳的瞬间,木块受到的合力为_______N。 6.刚倒入玻璃杯中的雪碧会产生很多小气泡。 此时,将一些葡萄干加入杯中,有些葡萄干会沉入杯底,这些葡萄干表面因吸附足够的小气泡,受到的浮力_____重力,从 而上浮;上浮到液面后,由于小气泡破裂,导致它们受到的浮力______重力,于是又沉入杯底(填“大于”、“小于”或“等于”)。 答案: 大于;小于 7.一艘轮船从海里驶入河里,它受到的重力大小________,它受到的浮力_______,它排开水的体积________(填“变大”、“变小”或“不变”),船要_______一些(填“上浮”、或“下沉”)。 8.(山东省东营市2015年中考物理试题)如图所示,实心均匀正方体放在水平桌面上,从虚线处将其沿竖直方向截成大小不同的甲、乙两块,则两块对水平桌面的压强P甲、P乙的大小关系是 A.P甲大于P乙 B.P甲等于P乙 C.P甲小于P乙 D.无法判断 9.一个体积为1000cm 的空心铁球,其空心部分的体积占整个体积的 ,用手拿住浸没在水中, (1)求铁球受到的浮力是多少牛? (2)放手后铁球将上浮、悬浮还是下沉? 10.某乡镇为了提高全民身体素质,举办春季全民田径运动会,操场上漂浮着几只巨大的彩色飞球蔚为壮观,一只气球的重量为0.5kg,气球球体半径为1m,空气的密度 ,气球内装有某种气体的密度为 ,运动会结束后将气球拉下收回,求气球被匀速拉下时受的拉力为多少? (球体体积公式为 ,R为球半径,π取3.14,不计皮球厚度)。 . (20-40分钟) A 11.一个质量是60g的鸡蛋悬浮在盐水中不动时,它受到的浮力是_____N,如果往盐水中注入清水,鸡蛋将_______。 (填“下沉”“上浮”或“不动”)(g=10N/kg) 2.右图是民族传统体育项目“独竹漂”的表演场景。 若表演者脚下的楠竹的质量为12kg,排开水的体积为0.06m3,则楠竹受到的浮力为_____N,运动员和手中细竹竿共重_____N。 (g=10N/kg) 3.下列四个情景中,受到的浮力增大的物体是( ) A.从深水处走向海岸沙滩的游泳者B.从长江驶入大海的轮船 C.海面下正在下沉的潜水艇D.在码头装载货物的轮船 4.A、B、C、D是四个体积、形状相同而材料不同的球,把它们投入水中静止后的情况如下图所示,它们当中所受浮力最小的是( ) A.A球B.B球C.C球D.D球 5.把甲、乙两个质量相等的不同物体放入水中,它们静止时的情况如图所示,下列说法中正确的是( ) A.甲物体受到的浮力等于乙物体受到的浮力 B.甲物体受到的浮力大于乙物体受到的浮力 C.甲物体受到的浮力小于乙物体受到 的浮力 D.无法判断谁受到的浮力大 6.一个很薄的塑料袋(质量不计)装满水,袋口扎紧后挂在弹簧测力计下,读数是6N,若使塑料袋体积的2/3浸在水中称,弹簧测力计的读数接近于( ) A.0N B.6N C.4N D.2N B 1.同一个鸡蛋先后放入水和盐水中静止时,鸡蛋在图甲中漂浮、在图乙中沉底,如图所示。 由此可知( ) A.甲图中的鸡蛋受到的浮力大于重力 B.乙图中的鸡蛋受到的浮力小于重力 C.甲、乙两图中鸡蛋受到的浮力大小相等 D.乙图中的液体是盐水 2.“094型”潜艇是我国自行研制的新一代潜艇,当它从深海中上浮而未露出水面的过程中,它受到海水的( ) A.压强减小,浮力不变 B.压强和浮力都不变 C.压强减小,浮力减小 D.压强增大,浮力增大 3.小明在“造船比赛”中用三块大小相同的橡皮泥做成小船,把它们放在盛有水的水槽中,然后往小船内放入不同质量的物体,它们均能漂浮在水面上,如图所示。 针对此现象,下列说法正确的是( ) A.三只小船受到的浮力相等 B.三只小船底面受到的压力相等 C.小船所装物体越重,受到的浮力越大 D.小船所装物体越轻,受到的浮力越大 4.质量均匀的物体,悬浮在某种液体中,如果把此物体分成大小不同的两部分,则( ) A.大块的下沉,小块的上浮 B.大小两块都下沉 C.大小两块都上浮 D.大小两块都仍悬浮在液体中 5.如图所示是我国的“辽宁号”航母。 一艘航母的舰载机飞离航母后,航母底部受到的 水的压强和航母受到的浮力将( ) A.压强减小,浮力减小 B.压强增大,浮力增大 C.压强减小,浮力增大 D.压强增大,浮力减小 6.在研究物体浮沉条件实验中,将鸡蛋放入装有水的玻璃杯中后沉入水底。 为了使鸡蛋上浮,可采用的措施是向杯中加入适量的( ) A.热水 B.酒精 C.食盐 D.冰水 7.把质量为150克的物体,轻轻放进足够大的盛满水的容器中后溢出70g水,则物体在水中将( ) A.漂浮 B.悬浮 C.沉在底部 D.无法判断 8.一池塘中,停着一只载有木材的船,如果将船上的木材全部投入水中后,池塘中的水面将( ) A.上升B.下降C.不变D.无法判断 9.一烧杯中装有半杯水,上面浮有一个冰块,当冰块完全熔化后,烧杯中的水面将( ) A.上升B.下降C.不变D.无法判断 10.一块实心冰块用细线系着,静止地浸没在水中,则当冰块完全熔化后,水面将( ) A.上升 B.下降 C.不变 D.无法确定 1.某物体重为2N,把它放在盛有水的烧杯中,溢出1N的水,则它受到的浮力( ) A.一定为1N B.可能为0.5N C.一定2N D.可能为1.5N 2.水中漂浮着一个木块,木块浸入水中的体积为V,受到的浮力为F,现在将一部分盐水倒入水中,则( ) A.木块浸入液体中的体积变大,浮力F不变 B.木块浸入液体中的体积变小,浮力F不变 C.木块浸入液体中的体积变小,浮力F变小 D.木块浸入液体中的体积变小,浮力F变大 3.如图所示,在三个相同的容器中分别盛有甲、乙、丙三种液体,将三个完全相同的铜球,分别沉入容器底部,当铜球静止时,容器底受到铜球的压力大小关系是 ,则液体密度相比较() 甲乙丙 A、甲的最小B、乙的最小C、丙的最小D、一样大 4.下列说法中错误的是() A、潜水艇开始上浮时,浮力大于潜水艇的重力。 B、当气球上升到一定高度时,在气球体积不变的情况下,浮力变小。 C、密度计是侧定液体密度的仪器,它的刻度值越向下越大; D、密度计是侧定液体密度的仪器,它的刻度值越向下越小; 5.将一空心铁球投入CuSO4溶液中,恰好悬浮,过一段时间后铁球的状况发生变化: 下列判断正确的是() A、开始时球的重力与球受到的浮力平衡; B、铁球与CuSO4发生反应,液体密度增大、铁球重力减小、球体上浮; C、铁球与CuSO4发生反应、液体密度减小、铁球重力增大、球体下沉; D、铁球与CuSO4不发生反应、球体保持悬浮。 6.体积相同的钢,铁、铝、木四个小球、放在水中静止后,如图所示,已知这几种物质的密度大小为 ,则下列判断正确的是() A、铝、木两球一定是实心的,钢、铁两球一定是空心的。 B、四个小球的浮力关系是: 。 C、四个小球的重力关系是: 。 D、四个小球的质量关系是: 。
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