人教版8下物理10.3 物體的浮沉條件及應用（導學案）【學生版】

10.3物體的浮沉條件及應用（導學案）【學習目標】1.能描述物體的浮沉條件，并運用其說明生產生活中的有關現象，發(fā)展運動與相互作用的觀念。2.在得出物體浮沉條件的過程中，根據同一直線上二力合成的規(guī)則和力與運動的關系進行演繹推理，發(fā)展推理論證的能力。3.設計實驗改變物體的浮沉狀態(tài)，發(fā)展科學探究的素養(yǎng)及使用科學證據的意識。4.運用物體的浮沉條件解釋和解決生產生活中的一些現象和實際問題，了解我國古代和現代利用浮沉條件的科技成就，感受物理學對人類生活和社會發(fā)展的影響，激發(fā)學習科學的興趣和探究的熱情，培養(yǎng)民族自豪感與使命感。【學習重點】【學習難點】將受力分析、力和運動的關系以及與浮力知識結合起來綜合起來解決問題。【自主預習】閱讀教材，完成以下問題：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?。换虮容^物體與液體密度的大小。浸沒在液體中的物體：①當F?。綠或ρ物＜ρ液時，物體，最后漂?。ú糠纸]）。②當F浮=G或ρ物=ρ液時，物體，可停在液體內部任意位置。③當F?。糋或ρ物>ρ液時，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有改變，但是排開的水的體積變大，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計要求滿載貨物時排開水的。例如，一艘輪船，它的排水量是1×104t，說明此船滿載時，貨物質量和船身質量之和為。3.潛水艇：潛水艇浸沒在水中時，所受浮力不變，是通過水艙充水和排水的方式，改變來實施下沉和上浮的。4.氣球和飛艇：氣球和飛艇內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：密度計在不同的液體中都是的，根據二力平衡條件可知，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一些，因此會上浮一些；把它放在密度比較小的液體里，浸入液體的體積就變一些，因此會下沉一些。所以密度計的示數越靠下越。（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】浸沒在液體中的物體都會受到浮力的作用，但是有的物體上浮，有的物體下沉，有的物體還會懸浮在液體中。這是為什么?【分析】根據力與運動的關系可知：由靜止釋放的物體如何運動，取決于它所受力的合力。要分析浸沒在液體中的物體向哪個方向運動，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）物體浸在液體中時的受力分析浸沒在液體中的物體受到兩個力：一個是豎直向下的；另一個是豎直向上的。我們知道力是改變物體運動狀態(tài)的原因，根據物體所受浮力與重力大小關系的不同，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：①當浮力F浮大于重力G時，二力的合力方向向，物體由靜止開始；②當浮力F浮等于重力G時，二力的合力為，物體保持狀態(tài)；③當浮力F浮小于重力G時，二力的合力方向向，物體由靜止開始。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液的大小關系判斷物體的浮沉。當物體浸沒在水中時，受到重力G與浮力F浮兩個力的作用。物體浸沒在水中時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F?。綠時，得出ρ液＞ρ物，物體；②當F浮=G時，得出ρ液=ρ物，物體；③當F浮＜G時，得出ρ液＜ρ物，物體。（2）物體的浮沉與密度大小有關的實例①冰的密度小于水的密度，所以冰浸沒在水中會上浮，最后漂浮在水面；②當雞蛋的密度等于水的密度時，雞蛋會在水中懸浮；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【問題】在農業(yè)生產中，通過鹽水選種可選出飽滿、結實的種子，從而促進農作物產量的提高。農民采用鹽水浸泡法來選種時，把種子放入濃度適宜的鹽水中，干癟、蟲蛀的種子就會上浮直至漂浮，而飽滿的種子則下沉到容器底部。請你說說這是為什么?【分析】根據浮沉條件，當物體的密度比液體的密度大時，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，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攪拌，則在此過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】質量相等，體積不等的甲、乙兩個實心正方體物塊在水中靜止時的情景如圖所示，下列說法正確的是（）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比乙的小探究二、浮力的應用【問題】在生活生產中，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液體的決定的，因此增大或減小浮力應從這兩方面入手。（1）增大浮力的方法①增大液體的。如在水中加鹽并攪拌，當鹽水的密度大于雞蛋的密度時，沉底的雞蛋會浮起來；②増大物體排開液體（或氣體）的。如飛艇、萬噸巨輪等。（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減小液體的密度，當液體密度小于雞蛋的密度時，雞蛋下沉；②減小物體排開液體(或氣體)的體積。如飛艇降落時，通過將輔助氣囊中的氣體放出，使飛艇排開空氣的體積減小，減小空氣浮力，當浮力小于飛艇的重力時，飛艇降落。2.浮力的應用（1）輪船【問題】輪船是鋼鐵制成的，鋼鐵的密度遠大于水的密度，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，它在水中會下沉。根據阿基米德原理，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，它所受的重力沒變，但排開的水的體積變大了，因而受到較大的，所以能浮在水面上，輪船就是根據這個道理制成的。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有改變，但是排開的水的體積變大，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，指輪船裝滿貨物時排開水的，等于輪船和貨物的總質量。即m排=m船+m物。如一我國首艘航空母艦遼寧艦的排水量約為6萬噸，表明遼寧艦滿載時，艦載機和艦身的質量之和約為6萬噸。（2）潛水艇潛水艇能潛入水下航行。它的艇身內有水艙。當潛水艇浸沒在水里時，排開水的體積不變，根據阿基米德原理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現浮沉的。①下潛時，在兩側的水艙內充入水，艇重增大，重力大于浮力，潛艇就會。②當水艙充水后潛水艇所受的重力等于浮力時，它可以在水中。③當用壓縮空氣將水艙里的水排出一部分時，潛水艇變輕，從而。（以上均選填“上浮”、“懸浮”或“下沉”）實際航行時，上浮和下潛過程中潛水艇總要開動推進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氣球，充的是氦氣；體育、娛樂活動用的熱氣球，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)動機和載人、裝貨的吊籃。（4）密度計①用途：圖是一種密度計，它可以漂浮在不同液體中測量液體的密度，在釀酒、石油、化工以及農業(yè)選種等方面有廣泛應用。②主要構造：這種密度計通常中間有一個體積較大的玻璃泡。密度計下方裝著金屬顆粒作為配重，使密度計漂浮時能保持豎直姿態(tài)。密度計上方為細玻璃管，它的內部標有刻度，測量時可以根據液面所處的位置直接讀出液體的密度值。③原理：密度計放在液體中都是的，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F浮=ρ液gV排可知，F浮不變時，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，會一些。密度計的刻度不均勻，且從下往上的刻度數是越來越小的?！纠}3】如圖，是我國055型萬噸級驅逐艦“延安”號。該艦滿載時，排水量約12000噸，吃水深度6.6m。下列說法正確的是（）A．排水量指的是艦船滿載時排開水的重力B．“延安”號漂浮在海面上，所受重力小于浮力C．“延安”號漂浮在海面上，所受浮力方向豎直向上D．“延安”號不能與其他艦船近距離并排航行，是因為流體流速越大，壓強越大【例題4】如圖所示，用同一支密度計分別測量甲、乙兩種液體的密度，下列說法正確的是（D）A．密度計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．密度計上的刻度值上大下小D．密度計在甲、乙兩種液體中所受的浮力相等【精講點撥】1.判斷物體的浮沉既可以根據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系判斷。（1）比較重力與浮力①若浮力F?。綠，則上浮，最后漂浮；②若浮力F浮=G，則懸浮，可停在液體內部任意位置；③若浮力F?。糋，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ρ液＞ρ物，物體上浮；②當ρ液=ρ物，物體懸?。虎郛敠岩海鸡盐?，物體下沉。2.漂浮是一種非常重要的現象。分析計算有關物體的漂浮問題時，往往要綜合運用力的平衡知識和阿基米德原理。例如輪船滿載航行時，根據二力的平衡條件可知，浮力不變；再根據阿基米德原理F浮=ρ液體gV排分析，在密度不同的液體中，排開液體的體積不相等，因此會上浮或下沉一些。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。（2）改變排開液體（或氣體）的體積：如飛艇降落時，將輔助氣囊中的氣體放出，使飛艇排開空氣的體積減小，浮力將小?！練w納整理】第3節(jié)物體的沉浮條件及應用【課堂練習】1．一個小球所受的重力為10N，將它浸沒在水中時，所排開的水的重力為20N。那么小球浸沒時受到的浮力大小為N，放開手后，物體將（填“上浮”“下沉”“懸浮”），最終小球的浮力為N。2．如圖所示，在家庭小實驗中，某同學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，靜止時的狀態(tài)如圖所示，下列說法正確的是（）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的鹽水中，良種沉入水底、次種則漂浮于水面，如圖甲所示。農民為了方便檢驗自制的鹽水濃度是否合適，在一端封閉的吸管內放入一些鐵砂制成了簡易密度計。首先將密度計放入標準鹽水中，在吸管上標出水面的位置，如圖乙所示，再將密度計放入自制的鹽水中，如圖丙所示。下列說法正確的是（）A．良種的密度小于次種的密度B．圖丙中密度計所受的浮力大于圖乙中密度計所受的浮力C．圖丙中的自制鹽水需要通過加水配成標準鹽水D．若只換用更細的吸管制作密度計可以提高密度計的測量精度5．在施工過程中，需要運送一定數量的石塊放入海底施工。據此，如圖所示，小明做了一個橡皮泥“船”，在“船”中放入一定數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不變6.2022年4月28日，“巔峰使命”珠峰科考全面啟動。5月15日凌晨1點26分，中國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇從海拔4300