浙教版科学八年级上册第一章第11课时1-5水的浮力(三)

第11课时1.5 水的浮力(三)——物体浮沉条件的应用

学习目标

1.能用物体浮沉条件解释、解决实际问题。

2.理解密度计的原理，会用密度计测液体的密度。

3.加强对浮力知识的有关计算。

课堂学习设计

[课前练习]

1.简述物体浸没在液体中时物体的浮沉情况。

[答] 对浸没在液体中的物体来说:

(1)当F浮>G物，物体就上浮，最后处于漂浮状态；

(2)当F浮＝G物，物体悬浮在液体中；

(3)当F浮

而对于实心物体来说，则又有:

(1)当ρ液>ρ物，上浮后漂浮；

(2)当ρ液＝ρ物，物体悬浮；

(3)当ρ液<ρ物，物体将下沉。

2.浸没在液体中的某一物体，如果它所处的深度增加，则它受到液体的 ( A )

A.压强增加，浮力不变

B.压强增加，浮力增加

C. 压强不变，浮力增加

D.压强不变，浮力不变

3.如图l一28所示，A、B是体积相同的木块和铁块，当同时将它们的绳子剪断后，在木块上浮未露出水面和铁块下沉未到底部的过程中，以下说法正确的是( D )

A.木块所受的浮力增大，铁块所受的浮力减小

B.木块所受的浮力减小，铁块所受的浮力增大

C. 木块所受的浮力增大，铁块所受的浮力不变

D.木块所受的浮力不变，铁块所受的浮力也不变

4.甲、乙两只小球的质量、体积都相同，把它们分别浸在A、B两种不同的液体中，静止状态如图1—29所示。若它们受到的浮力是F甲与F乙，两种液体的密度为ρA与ρB，则( C )

A.F甲>F乙，ρA>ρB

B.F甲

C. F甲＝F乙，ρA>ρB

D.F甲＝F乙，ρA<ρB

[科学探究]

一、实验

将一块橡皮泥放在水面上，可观察到橡皮泥下沉到容器底部。将橡皮泥捏成碗状再放在水面上，又可观察到橡皮泥将漂浮在水面上。

1.轮船:用钢铁制成空心即可。

其大小通常用排水量表示。排水量是轮船装满货物后排开水的质量，即为轮船满载时受到水的浮力，排水量可用吃水线来表示。

2.潜水艇。

潜水艇的浮沉原理是靠改变自身重力来实

现的。需下沉时，水舱内充水，到G>F浮；当G=F浮时，能停在任何位置(悬浮)；需上浮时，用压缩空气将水排出，到G

[思考] 你知道生活在水中的鱼靠什么来实现上浮和下沉的?它的原理是否跟潜水艇一样?

[答] 不一样。潜水艇靠改变自身重力来实现浮沉，而鱼则是利用改变体内的鱼鳔的体积来改变浮力大小而实现浮沉的。

二、密度计

1.用途:测量液体的密度。

2.工作原理:漂浮原理即F浮＝G。

3.刻度值的特点:

(1)上面读数小，下面读数大；

(2)刻度不均匀，上疏下密。

[典型例题解析]

[例1] 一艘质量为1500吨的轮船，装上5×103吨货物后刚好满载，它此时受到的浮力和轮船的排水量分别是 ( D )

A.1.47×103牛，1500吨

B.3.43×103牛，3500吨

C.4.9×103牛，5000吨

D.6.37×103牛，6500吨

[解析] 轮船漂浮在水面上，它满载时受到的浮力等于船重加货物重；排水量是指轮船满载时所排开水的质量，数值上等于轮船装满货物时的总质量。

[答] D

[例2] 如图1—30所示，一只漂浮在水面上的碗中装有若干石子。现将石子全部投入水中后，水面将 ( C )

A.保持不变

B.升高一些

C.降低一些

D.都有可能

[解析] 因为碗和碗中的石子原来是漂浮在水面上的，即F浮1＝G碗+G石，现将石块全部投入水中后，所受浮力F浮2＝G碗+G浮石，由于ρ石>ρ水，石块投入水中后要下沉，即F浮石F浮2，根据阿基米德原理，F浮1＝ρ水gV排1，F浮2＝ρ水gV排2，因此V排1>V排2，即水面要下降一些。

[答] C

[例3] 用同一支密度计测甲、乙、丙三种液体的密度，如图1—3l所示，则甲、乙、

丙三种液体的密度及密度计在三种液体中所受浮力大小关系如何?

[解析] 密度计是根据漂浮原理制成的，物体漂浮时，所受浮力等于物体的重力。图1—31中用的是同一支密度计，故密度计在甲、乙、丙三种液体中所受浮力大小都相等。 由于F 浮＝ρ液gV 排，当F 浮一定时，ρ液与V 排成反比。 图中易看出，密度计排开液体体积在甲液体中最大，丙液体中最小，则有ρ甲<ρ乙<ρ丙。

[答] 略

[例4] 如图1—32所示，一木块上面放着一实心铁块A ，木块顶部刚好与水面相平，在同样的木块下挂另一铁块B ，木块也刚好全部浸在水中，则A 、B 两铁块的体积比是多少?(ρ

铁＝7.8×103千克／米3，ρ水＝1.0×103千克／米3)

[解析] 可以先以A 为研究对象，A 受重力G A 和木块对它的支持力N ，由二力平衡条件 求出N 。根据物体间力的作用是相互的，可求出铁块A 对木块的压力N ＇。再以左边木块为 研究对象，木块受重力G 、浮力F 和压力N ＇，由阿基米德原理和物体的平衡条件求出木块的重力G 。又以右边木块为研究对象，木块受重力G 、浮力F 和绳子的拉力T ，由阿基米德原理和平衡条件求出绳子的拉力T 。又以B 为研究对象，铁块B 受重力G B 、浮力F B 、绳子的拉力T ＇，最后可求出B

A V V 。

N ＝F —G ＝G A ＝ρ铁gVA

T ＝F —G ＝G B —F B ＝ρ铁gVB —ρ

水gV B 所以B A V V ＝铁

水铁ρρρ-＝3934 [答] 略

[思考和讨论]

上题还能用其他方法来求解吗?请写出你的解法。

[课内练习]

1.潜水艇完全潜入水中，再继续下潜时

( A )

A.浮力不变，压强变大

B.浮力变大，压强变大

C.浮力不变，压强不变

D.浮力不变，压强变小

2.某轮船的最大排水量是2×104吨，若轮船自身质量是3×103吨，那么这轮船最多可装 1.7×104吨货物。

3.一艘轮船从长江驶入东海，轮船受到的浮力不变排出液体的体积变小。

4.一实心物体放到水中受到浮力为9牛，将该物体放入密度为0.8×103千克／米3的酒精中，受到浮力为8牛，则实心物体的密度大小范围为 ( B )

A.ρ物>1.0×103千克／米3

B.0.8×103千克／米3<ρ物<1.0×103千克／米3

C.ρ物<0.8×103千克／米3

D.无法确定

[课时小结]

重点:1.密度计原理及使用。

2.轮船、潜水艇的原理。

难点:将轮船及密度计应用到实际问题中去。

课外同步训练

[基础过关]

1.密度计是测量液体密度的仪器。把它放在密度较大的液体中时，它排开的液体体积则较小(填“较大”或“较小”)。

2.有一个圆柱形容器恰能盛满9.8牛的水，现往该容器中盛满密度为ρ液的液体，并放入一个物块，物块受到的浮力为F浮，则下列判断中错误的是 ( C )

A.若ρ液>ρ水，则F浮可能大于9.8牛

B.若ρ液>ρ水，则F浮可能小于9.8牛

C.若ρ液<ρ水，则F浮可能大于9.8牛

D.若ρ液<ρ水，则F浮一定小于9.8牛

3.如图l一33所示是用同一密度计测定甲、乙两种不同液体的密度的实验装置，下列说法中正确的是 ( B )

A.甲液体对密度计的浮力大些

B.甲、乙两液体对密度计的浮力相等

C.甲液体的密度大于乙液体的密度

D.甲液体的密度等于乙液体的密度

4.一种液体的密度随深度而增加，它的变化规律是ρ＝ρ0+kh，式中ρ0、k是常数，h 表示深度。设深度足够，有一只密度为ρ＇，的实心小球投入此液体中，且ρ＇>ρ0，则下列判断中正确的是 ( D )

A.小球将一沉到底，不再运动

B.小球将漂浮在液面上，不能下沉

C.小球经过一段运动过程，最终悬浮在深h ＝k 20

ρρ-'处

D.小球经过一段运动过程，最终悬浮在深h ＝k 0

ρρ-'处

5.如图1—34，容器中水面上漂浮着一只空碗，水底沉着一只土豆。若将土豆取出放入碗中(碗仍能漂浮在水面)，则水面高度将 ( B )

A.下降

B.上升

C.不变

D.条件不足，难以判断

6.有木球、铁球和铜球(ρ木<ρ铁<ρ铜)静止在水中时的位置，如图1—35所示，则可以确定肯定是空心的是 ( B )

A.木球

B.铁球

C. 铜球

D.都是空心

[深化提高]

7.均匀的正方体木块放入水中处于漂浮状态，现将露出水面部分切去，则剩余部分木块将 ( A )

A.将上浮一点

B.将下沉一点

C. 仍不动

D.无法判断

8.一木块浮在密度为ρ的液体中，此时受到的浮力大小为F ，若将该木块投入到密度为2ρ的液体中，稳定后，木块受到的浮力大小又为 ( B ) A.2F B.F C.2

F D.无法判断 9.一只烧杯中装有水，水面上漂浮着一块冰块，当冰块熔化后，烧杯中的水面将如何变化?(ρ冰＝0.9×103千克／米3)

[解] 冰块熔化前处于漂浮状态，则有:

F 浮＝

G 冰，即ρ水gV 排＝ρ冰gV 冰

所以V 排＝10

9V 冰 当冰块熔化以后，由于密度变大，体积将减小，但质量不变。有: V 冰＝冰冰

ρm ＝

109V 冰＝V 排

即:冰熔化为水的这部分体积刚好等于原来冰块排开水的体积，所以冰在熔化前后，杯中水面将不发生变化。