宁夏海原县八年级物理下册10.3物体浮沉的条件及应用学案

物体浮沉的条件及应用

学习目标

1、通过讨论能用密度的知识解释物体出现三种不同状态的原因。

2、通过物体的受力分析和讨论找到物体浮沉的受力条件。

3、通过分析潜艇、气球和飞艇的工作原理了解物体沉浮条件的应用。

4、通过分析讨论了解物体漂浮状态的出现原因及受力情况。

5、通过橡皮泥的实验和轮船的受力分析了解可利用浮力的方法和排水量的意义。

一、课前准备

1、准备好下面的物体，它们是你学习道路上的扶梯。

大烧杯（大茶杯、敞口的大点瓶子等都可以）、大小不同且合适的木块、石块等密度不同的物体。鸡蛋一枚、自制浓盐水（在半杯水中不断的加入盐并且搅拌，直到盐不能继续溶解）

2、请认真独立完成下面的练习题，它们是你学习新知识的台阶。

（1）、铁块的体积是100厘米3，全部浸入水中时，排开水的体积是_________厘米3，排开的水重是________牛顿，受到的浮力是_________牛顿；当它的一半浸入水中时，受到的浮力是____________牛顿。如果将它全部浸入酒精中，受到的浮力是___________牛顿。(ρ酒精=0．8×103千克/米3)

（2）、

二、课堂学习

活动一、一个有趣的实验，你能解释出现的现象吗。

做一做：用手抓着你准备的物体放入水中让其浸没，放开手时注意观察物体的运动情况，跟小组成员讨论讨论吧，说说你的观点。

想一想: 分别把都是实心的大石块甲、密度为1.0×103kg/m3的物体乙、小木块丙手抓着放入水中，并让它们浸没，如图10.3-1(1)所示，当松开手时三个物体却出现了图10.3-1(2)所示的不同现象。仔细观察实验中出现的现象，你能解释原因吗？

图10.3- 1

分析研究：对了，根据密度的知识我们知道，甲的密度比水的密度；乙的密度与水的密度；丙的密度比水的密度。由此可见，当物体的密度比液体的密度时，物体就在液体中下沉；当物体的密度与液体的密度时，物体就在液体中悬浮（物体静止时全部浸没在液体或气体中的状态）；当物体的密度比液体的密度时，物体就在液体中上浮。最终漂浮在液体的表面。所以根据密度的知识我们总结出物体浮沉的条件是：当物体浸没时,如果ρ物>ρ液，则物体ρ

物=ρ液，则物体ρ物<ρ液，则物

哦！有的同学可能有不同的解释吧！那就是，如图10.3-2所示，物体甲受到的重力比浮力大，浮力方向竖直向上，重力的方向竖直向下，所以物体下沉；物体乙受到的浮力和重力大小相等，二力平衡，所以物体保持静止状态不变，即悬浮；物体丙受到的浮力大于重力，所以物体上浮，并最终漂浮。因此根据力与运动的关系我们总结出物体浮沉的条件是：当物体浸没时，如果F浮G物，则物体。

图10.3- 2

活动二、刨根问底，找出现象背后的真相——物体浮沉的条件。

到底哪一种解释是正确的呢，不急，下面让我们一起来分析研究吧！我们先拿物体的密度大于

（2）

（1）

液体的密度这种情况来分析吧，即ρ物>ρ液。

图10.3- 3

如图所示，当把物体浸没在液体中时，如果物体的体积是V物，排开液体的体积为V排，则V排和V物的关系是。根据阿基米德原理可知物体受到的浮力大小是F浮= 。根据重力的知识可知，物体受到的重力G物= 。那么浮力和重力的关系是F浮G物。根据力与运动的关系可知，物体受到的不是平衡力，不能保持平衡状态静止，即物体就要下沉。由此可见，前面的两种解释从根本上来说是一致的，都是正确的。

你能仿照上面的分析方法来分析一下物体的密度和液体密度相等或物体的密度比液体的密度小的情况吗？选其中一个写在下面的横线上：

。

小结：通过上面的分析研究我们知道了物体在液体中浮沉的条件，下面我们一起总结一下吧！

当物体浸没在液体（气体）中时，ρ物>ρ液，F浮 G物,物体就；ρ物=ρ液，F浮 G 物,物体就；ρ物<ρ液，F浮 G物,物体就；

活动三、小知识，大用途——潜艇飞艇全靠它。

潜艇的秘密：我们知道潜艇可以在水中自由行动，有时浮出水面，

有时又沉入水中，它是怎样做到的呢？哈哈!其实非常简单，就是利用了一下物体浮沉的条件，下面我们一起来分析研究吧。

图10.3- 4

如图10.3-4所示，当潜艇在水中静止时，它受到了浮力和重力两个力的作用，这两个力的大小，所以物体能够保持静止的平衡状态，即前面所说的悬浮状态。那么潜艇需要下潜时

咋办呢？根据物体浮沉的条件可知，潜艇要下潜，必须满足重力大于浮力的条件，可是现在浮力和重力的大小相等。对了，我们注意到潜艇装有两个水舱，这时只要向水舱中充水使潜艇的总重力 ，而潜艇的体积没有变，排出水的体积 ，排出水的重力 ，根据阿基米德原理可知潜艇受到的浮力 。因此这时G 物 F 浮，所以潜艇下潜。 潜艇需要上浮时又是怎样实现的呢？把你的分析过程写在下面的横线上吧！ 。

气球和飞艇的秘密：我们通常用口吹的气球在没有风的情况下是不会自己升上空中的，即使用力抛上去，它也会很快掉下来的，原因是我们吹入气球的主要是密度比空气大的二氧化碳。而充入密度比空气小的氢气、氦气以及热空气的气球和飞艇却能自己升上空中，你能根据物体浮沉的条件分析其中的原因吗？写在下面的横线上。 。 活动四、漂浮的特点

做一做：把鸡蛋用手指压入杯中的盐水让其浸没，松开手后仔细观察鸡蛋的运动情况。 你观察到的现象是： 。

对了，你观察到的现象就如下图所示：

图10.3-5 松开手时，如图10.3-5甲,鸡蛋是浸没的，受到重力和浮力两个力的作用，根据重力的知识可知鸡蛋的重力

F 浮

的密度小于浓盐水的密度，排出水的 等于鸡蛋的体积，所以鸡蛋受到的浮力

重力，所以鸡蛋要 。当鸡蛋上浮到有一部分露出水面时，它受到的的重力 ，但是浮力却甲

乙

要，原因是。最终如图10.3-5乙所示，鸡蛋就漂浮（物体静止时有一部分露出水面的状态叫漂浮）在水面上。那么此时鸡蛋受到的浮力和重力的关系是。

所以从受力的情况来看，物体漂浮时的特点是：F浮 G物。

由上面的分析也可以看出，漂浮实际上是物体浸没时上浮状态的最终状态，如果物体是实心的，则

物体的密度

活动五、轮船的秘密

我们知道，铁块在水中会下沉。现代的轮船几乎都是用钢铁制造的，为何能漂浮在水面上呢？

做一做：橡皮泥的密度比水的大，如何能让橡皮泥漂在水面呢？动手做做吧，看谁能做到。

分析研究：在橡皮泥的实验中我们发现，通过方法可以使密度比水大的物体也能漂浮在水面上。轮船就是采用了这种方法增大浮力,从而使轮船漂浮在水面上。

轮船的大小通常用排水量来表示。排水量就是轮船满载时时排开水的质量。为什么要用排水量来表示轮船的大小呢？因为轮船是漂浮的，所以它受到的浮力F浮和船的重力G船大小，即F浮 G船。而根据阿基米德原理我们又知道轮船受到的浮力轮船排开水的重力，即F浮G排，由此可见轮船的重力和它排开水的重力大小，即G船 G排，根据重力的知识我们知道：G船= , G排= .因此船满载时排开水的质量等于船和货物的总质量。所以我们用排水量表示轮船的大小实际上就是说出了满载时轮船的总质量。

如果一艘轮船,它的排水量是1×104t,轮船满载时的总质量是。它满载时在密度为1×103kg/m3的河水中航行,根据物体漂浮的条件(F浮=G物),它满载时排开河水的体积是___________m3,如果在密度为1.03×103kg/m3的海水中,所排开的海水的体积比河水的体积______(填“大”或“小”),如果从河流驶入大海,它将_______一些(填“上浮”或“下沉”)。

四、课堂展示

用课本60页的练习题1、2、3、4、5题来检验你的学习成果吧！