物体的沉浮条件及应用.pptx

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1、英国皇家邮船泰坦尼克号是英国皇家邮船泰坦尼克号是20世纪初由英国白星航运公司制造的一艘巨大世纪初由英国白星航运公司制造的一艘巨大豪华客轮豪华客轮,是当时世界上最大的豪华客轮，被称为是是当时世界上最大的豪华客轮，被称为是“永不沉没的船永不沉没的船”或是或是“梦幻之船梦幻之船”。泰坦尼克号共耗资。泰坦尼克号共耗资7500万英镑，吨位万英镑，吨位46328吨，长吨，长882.9英英尺，宽尺，宽92.5英尺，从龙骨到四个大烟囱的顶端有英尺，从龙骨到四个大烟囱的顶端有175英尺，高度相当于英尺，高度相当于11层层楼楼,是当时一流的超级豪华巨轮。是当时一流的超级豪华巨轮。泰坦尼克号被认为是一个技术成就的定

2、点作品。泰坦尼克号更津津乐道的泰坦尼克号被认为是一个技术成就的定点作品。泰坦尼克号更津津乐道的是安全性。两层船底，由带自动水密门的是安全性。两层船底，由带自动水密门的15道水密隔墙分为道水密隔墙分为16个水密隔舱，个水密隔舱，跨越全船。跨越全船。16个水密个水密(不进水的不进水的)隔舱防止她沉没。其中任意两个隔舱灌满隔舱防止她沉没。其中任意两个隔舱灌满了水，她仍然能够行驶，甚至四个隔舱灌满了水，也可以保持漂浮状态。了水，她仍然能够行驶，甚至四个隔舱灌满了水，也可以保持漂浮状态。当时的人们再也设想不出更糟糕的情况了，所以造船专家（当时的人们再也设想不出更糟糕的情况了，所以造船专家（The Shi

3、pbuilder）杂志认为其）杂志认为其“根本不可能沉没根本不可能沉没”。一个船员在航行中对一个。一个船员在航行中对一个2等舱女乘客西尔维亚等舱女乘客西尔维亚考德威尔说：考德威尔说：“就是上帝亲自来，他也弄不沉这艘就是上帝亲自来，他也弄不沉这艘船。船。”1912年泰坦尼克年泰坦尼克号从英国南安普敦出发，途经法国号从英国南安普敦出发，途经法国 瑟堡瑟堡-奥克特维尔以及爱尔兰奥克特维尔以及爱尔兰 昆士敦，计划中的目的地昆士敦，计划中的目的地为美国的纽约，开始了这艘为美国的纽约，开始了这艘“梦幻客轮梦幻客轮”的处女航。的处女航。4月月14日晚日晚11点点40分分，泰坦尼克号在北大西洋撞上，泰坦尼克号

4、在北大西洋撞上冰冰山山,两小时四十分钟后两小时四十分钟后，4月月15日凌晨日凌晨2点点20分沉没，由分沉没，由于只有于只有16艘救生艇，艘救生艇，1503人葬生海底，造成了当时在人葬生海底，造成了当时在和平时期最严重的一次航海事故，也是迄今为止最广为和平时期最严重的一次航海事故，也是迄今为止最广为人知的一次海难人知的一次海难。电影电影泰坦尼克号就是根据这一真实海难而改编泰坦尼克号就是根据这一真实海难而改编。为什么为什么泰坦尼克号泰坦尼克号沉没了？沉没了？物体的沉浮条件及应用物体的沉浮条件及应用G GF F浮浮浮浮F F浮浮浮浮G G当当F F浮浮G G时时,合力为零，合力为零，即即二力平衡，二

5、力平衡，此时物体将此时物体将悬浮（漂浮）悬浮（漂浮）。当当F F浮浮G G时，时，合力合力方向竖直方向竖直向上，物体就向上，物体就上浮上浮漂浮漂浮时时F F浮浮G G。当当 F F浮浮G G时时,合力方向竖直合力方向竖直向下，物体就向下，物体就下沉下沉。F F浮浮浮浮G G漂浮与悬浮有什么共同点与不同点？漂浮与悬浮有什么共同点与不同点？不同点：不同点：漂浮是物体一部分浸入液体中，悬浮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。是整个物体浸没在液体中。共同点：共同点：1.在平衡力的作用都处于静止状态（其中悬在平衡力的作用都处于静止状态（其中悬浮是静止在浮是静止在液面以下液面以下的任何

6、位置；漂浮是静止的任何位置；漂浮是静止在在液面上液面上的任何位置）。的任何位置）。2.物体处于悬浮和漂浮时，浮力等于重力。物体处于悬浮和漂浮时，浮力等于重力。之前之后思考：将鸡蛋放入清水中加盐至变为浓盐水，观察鸡蛋在水中的悬浮情况。实验现象：鸡蛋浸在水中时沉在杯的底部；当盐水中逐渐加盐水，鸡蛋逐渐上浮，直至漂浮在水面上实验分析：向杯中加盐的同时，盐水的密度逐渐，鸡蛋的浮力也逐渐增加实验结论：浮力的大小与液体平均密度有关，且密度越大，浮力越大G下沉F F浮浮物体的浮沉条件物体的浮沉条件G上浮F浮F浮G悬浮F F浮浮G G物物G G排排G G物物m排排gm物物g液液gV排排物物gV物物V排排=V物

7、物 液液 物物F F浮=G=G物物GG排排=G=G物物mm排g=m=m物g液液gV排排=物物gV物物 V排排=V物物 液液=物物 液液 物物F F浮 GG物物GG排排 GG物物mm排g mm物g液液gV排排 物物gV物物 V排排=V物物新课讲授F浮=液 V排 gG=m物g=物 V gV排=V 两力 关系 公式带入密度关系 运动状态 物 液 物 液 物 液上升直至漂浮下沉至容器底部悬浮G F浮G F浮G F浮=密度与实心物体运动状态（浮沉）的关系一、物体的浮沉条件物 V g液 V排 g浸没情浸没情况况 物理物理现现象象 状态状态 条件条件液与液与物物 关系关系 V排与排与V物物关系关系浮浮部分部

8、分浸没浸没漂浮漂浮在液在液面上面上静止静止于液于液面上面上 F浮浮=G物物液液 物物 V排排G物物液液 物物 V排排V物物悬悬全部全部浸没浸没停留在液停留在液体里任何体里任何深度处深度处静止静止于液于液体中体中F浮浮=G物物液液=物物 V排排V物物沉沉全全部部浸没浸没下沉下沉向下运动向下运动 F浮浮G物物液液物物 V排排V物物全部全部浸没浸没沉底沉底静止静止在液在液体底部体底部F浮浮G物物液液 下沉下沉不变不变变大变大变大变大等于等于思考：改变物体浮沉的方法有哪些？1.改变自身的重力大小。2.改变自身的体积大小。3.改变液体密度大小。思考：一思考：一个实心物体浸没在液体中，你能否根据物体密度与

9、液体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？密度之间的关系，对物体的浮沉作出判断？例：下沉时（物体浸没在液体中）例：下沉时（物体浸没在液体中）因为因为 F浮浮G物物即：即：液液gV排排m物物g液液gV排排物物V物物g所以所以 液液物物V排排=V物物 工作原理：利用把密度比水大的钢材制成制成空心的轮船，增大体积，使它的平均密度减小，同时排开更多的水，达到增大浮力，最终F浮=G船，漂浮在水面。排水量（m排）（反映轮船的运载能力）反映轮船的运载能力）：轮船满载时排开水的质量（不是排开水的重力不是排开水的重力）：F浮=m排g 而 F浮=G m船+m货=m排

10、浮力的应用:1.轮船2、潜水艇工作过程：潜水艇在水面下无论沉、浮，受到的浮力不变。当向水舱充水时，F浮G时，则潜水艇上浮。工作原理：浸没水中后浮力不变，靠改变自身重力（向水舱充水或排水）来实现沉浮3、气球和飞艇气袋吊篮喷嘴热气球的工作原理喷嘴点火加热,袋内空气受热膨胀,排开气体的体积增大，浮力增大,浮力大于重力时,气球上升。喷嘴火焰熄灭，袋内空气变冷体积减小,排开气体的体积减小，浮力减小,浮力小于重力,气球下降。气球和飞艇的共同点：（1）气球和飞艇内充有密度小于空气的气体氢气、氦气、热空气等。（2）原理：利用空气的浮力，通过改变自身体积来实现上升和下降的。我国古代多次在我国古代多次在河流河流上

11、架设上架设浮桥浮桥汤圆刚放入水中汤圆刚放入水中时会时会沉入锅底。沉入锅底。汤圆煮熟汤圆煮熟时则时则会浮出水面。会浮出水面。为什么生汤圆在水中是沉的，熟汤圆在水中是浮的为什么生汤圆在水中是沉的，熟汤圆在水中是浮的?汤圆刚放入水中时，汤圆受到的浮力小于重力，汤圆沉入锅底；汤圆刚放入水中时，汤圆受到的浮力小于重力，汤圆沉入锅底；汤圆煮熟时，它的体积增大，浮力也随之增大，汤圆受到的浮汤圆煮熟时，它的体积增大，浮力也随之增大，汤圆受到的浮力大于重力，汤圆浮出水面。力大于重力，汤圆浮出水面。气球气球：（1）气球内充有密度小于空气的气球内充有密度小于空气的气体气体如如氢气等氢气等。（2）原理：）原理：当当气

12、气 空气空气时，必有时，必有F F浮浮GG物，物体在物，物体在空气空气中上浮中上浮工作原理：工作原理：靠改变自身重力上浮和下潜。靠改变自身重力上浮和下潜。模拟潜水艇：模拟潜水艇：用注射器向密封的瓶内用注射器向密封的瓶内打起，将瓶内的水排出，瓶向上浮起打起，将瓶内的水排出，瓶向上浮起潜潜艇艇 三国时期有三国时期有“曹冲称象曹冲称象”。除了除了以舟称物以舟称物之外，之外，以舟起重以舟起重也是中国人的发明。据史籍记也是中国人的发明。据史籍记载，真定县僧人怀丙曾载，真定县僧人怀丙曾“打捞铁牛打捞铁牛”。他创造了浮力起重法。他创造了浮力起重法。我国古代对浮力的应用我国古代对浮力的应用实例实例轮轮 船船潜

13、潜 水水 艇艇气球和飞艇气球和飞艇具体具体方法方法原理原理实际实际应用应用二、浮力的二、浮力的利用利用用空心办法，用空心办法，增大体积，增增大体积，增大受到的浮力大受到的浮力靠水舱充、靠水舱充、放水来改放水来改变自重变自重靠充气或升温靠充气或升温来改变体积，来改变体积，从而改变浮力从而改变浮力利用漂浮利用漂浮条件工作条件工作利用浮沉利用浮沉条件工作条件工作利用浮沉利用浮沉条件工用条件工用F浮浮=G船船 =水水gV 排排 V排排=G船船/水水g V 排排与与G船船和和水水有关有关F浮浮一定一定G变化变化G一定（忽略一定（忽略气体重力变化）气体重力变化）V排排变化变化F浮浮变化变化打捞打捞沉船沉船

14、的的方法方法:将充满将充满水的大型水的大型浮筒沉入浮筒沉入水底水底,用钢缆把浮筒用钢缆把浮筒与沉船紧紧地拴在一起与沉船紧紧地拴在一起,然后用高压空气把浮筒中水排出然后用高压空气把浮筒中水排出,沉船沉船就随着浮筒一起浮出水面就随着浮筒一起浮出水面.请解释这样打捞沉船的道理请解释这样打捞沉船的道理答：浮筒中水排出后重力大大减少，浮力却没有减少，答：浮筒中水排出后重力大大减少，浮力却没有减少，即使拴上沉船也是即使拴上沉船也是GFGF浮浮，因此能浮上水面，因此能浮上水面盐水选种的道理：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饱满种子的密度要大于盐水的密度而下沉。鱼鳔的功能鱼鳔的功能：当鱼鳔

15、充气时，鱼体的当鱼鳔充气时，鱼体的平均密度平均密度减小，鱼体上浮；减小，鱼体上浮；鱼鳔鱼鳔排气时，鱼体的排气时，鱼体的平均密度平均密度增大，鱼体下沉增大，鱼体下沉。鱼鳔鱼鳔起着调节鱼体起着调节鱼体平均密度平均密度的的功能。功能。密度计密度计用途用途：一一种可以直接测量液体密度的仪器。种可以直接测量液体密度的仪器。刻度特点刻度特点：上小下大，刻度间隔不均匀。上小下大，刻度间隔不均匀。工作原理工作原理：利用物体漂浮在液面上时利用物体漂浮在液面上时浮力浮力 等于重力的原理等于重力的原理制成。制成。.密度计密度计是测液体密度的仪器，它是根据物体漂浮在液面时是测液体密度的仪器，它是根据物体漂浮在液面时F

16、 F浮浮_G_G物物（填、（填、）的原理制成的。）的原理制成的。.使用使用密度计时必须使其密度计时必须使其_，才能正确测出液体的密度。，才能正确测出液体的密度。.密度计密度计在各种不同的液体中所受浮力是在各种不同的液体中所受浮力是_（相同、不（相同、不同）的，在密度同）的，在密度_ _（大、小）的液体中露出液面的体积较大，（大、小）的液体中露出液面的体积较大，故密度计的刻度是上故密度计的刻度是上_下下_（大、小）（大、小）。漂浮漂浮漂浮漂浮相同相同相同相同大大大大大大大大小小小小漂浮物体具有的特点漂浮物体具有的特点物体漂浮在液体中，所受的物体漂浮在液体中，所受的F浮浮=G物物同一物体漂浮在不同

17、液体中，所受同一物体漂浮在不同液体中，所受F浮浮相同。相同。同一物体在不同液体里漂浮，在同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里密度大的液体里V排排小。小。漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物物就是就是液液的的几分之几。几分之几。将漂浮物体全部浸入液体里，需加竖直向下的外力等于液体对物将漂浮物体全部浸入液体里，需加竖直向下的外力等于液体对物体增大的压力。体增大的压力。上浮，F浮 G，液物合力方向竖直向上合力方向竖直向上 下沉，F浮 G，液物合力为零，即二力平衡合力为零，即二力平衡1、浮沉条件 2、应用 改变排开液体体积来改变浮力（如轮船、

18、鱼）改变自身的重力（如潜水艇）轮船、密度计、轮船、密度计、热气球热气球、潜水艇的浮沉原理。、潜水艇的浮沉原理。上浮上浮下沉下沉漂浮或悬浮漂浮或悬浮25牛牛自身重力自身重力自身体积自身体积3、潜水艇是靠、潜水艇是靠改变改变 来来实现浮沉的实现浮沉的。气球是靠气球是靠改改变变 来来实现升降的。实现升降的。1、浸没在液体中的物体，当、浸没在液体中的物体，当FG时，物体时，物体将将 ；当当FF浮2 浮1=F浮2浮1F浮2 D.无法比较A A 12.有一质量分布均匀的物体,漂浮在水面上,有1/3的体积露出水面,将露出水面部分切去后,剩余浸在水中的部分将()A.上浮 B.悬浮 C.下沉D.无法确定A A1

19、3.关于浮力，下列说法中正确的是（）。A.上浮的物体一定比下沉的物体受到的浮力大 B.沉在容器底部的物体一定不受浮力 C.在水中上浮的物体在煤油中可能悬浮 D.没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大C 14.密度计是用来测量液体密度的仪器密度计是用来测量液体密度的仪器,把两支完全相同的密度把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中计分别放在甲、乙两种液体中,密度计静止时密度计静止时,两种液体的深度相两种液体的深度相同同,如图所示。甲、乙两种液体对容器底的压强分别为如图所示。甲、乙两种液体对容器底的压强分别为p甲甲和和p乙乙,密密度计受到的浮力分别为度计受到的浮力分别为F甲甲和和F乙乙

20、,则（则（）甲甲p乙乙F甲甲=F乙乙甲甲F乙乙甲甲p乙乙F甲甲=F乙乙 甲甲p乙乙F甲甲F乙乙A15.重为15 N的物体，浸没于装满水的容器中后，溢出了510-4 m3的水。则此物体是（）A浮在水面上 B沉到水底 C悬浮在水中B16.轮船轮船由江河驶入海里：重力由江河驶入海里：重力 ，浮力，浮力 ，轮船，轮船将将 一些（填一些（填“上浮上浮”或或“下沉下沉”）不变不变上浮所以所以F浮浮=G物物2.2.浮体问题浮体问题 例例1：将体积为：将体积为100 cm3的冰块放入水中的冰块放入水中,求冰求冰块静止时受到的浮力是多大块静止时受到的浮力是多大?(g=10N/Kg)已知：已知：V冰冰=100cm

21、3=104m3，冰冰=0.9103kg/m3，水水 =1.0103kg/m3 求：求：F浮浮 解：因为解：因为冰冰水水 所以冰块静止时漂浮在水面上。所以冰块静止时漂浮在水面上。所以所以F浮浮=G物物=物物gV物物 =0.9103kg/m310N/kg104m3 答：冰块静止时受到的浮力是。答：冰块静止时受到的浮力是。因为因为冰冰水水所以冰块静止时漂浮在水面上。所以冰块静止时漂浮在水面上。例例 2：某某 正正 方方 体体 木木 块块 的的 体体 积积 为为 V,密密 度度 为为0.6103kg/m3,将将其其放放入入水水中中静静止止后后,求求木木块块露露出出水面体积是总体积的几分之几水面体积是总

22、体积的几分之几?已知：已知：V，木木=0.6103kg/m3，水水=1.0103kg/m3 求：求：V露露/V物物 解：因为解：因为木木水水，所以木块静止时漂浮在水面上，所以木块静止时漂浮在水面上 所以所以 F浮浮=G物物 代入公式有：代入公式有：液液gV排排=物物gV物物 约分后得约分后得 所以所以 代入数据解得：代入数据解得：答：木块露出水面体积是总体积的答：木块露出水面体积是总体积的2/5因为因为木木水水，所以木块静止时漂浮在水面上，所以木块静止时漂浮在水面上所以所以 F浮浮=G物物 在解一些综合性的浮力计算题时，很重要的就是首先在解一些综合性的浮力计算题时，很重要的就是首先在解一些综合

23、性的浮力计算题时，很重要的就是首先在解一些综合性的浮力计算题时，很重要的就是首先要要要要判断状态判断状态判断状态判断状态，然后进行受力分析并列出力的平衡式，然后，然后进行受力分析并列出力的平衡式，然后，然后进行受力分析并列出力的平衡式，然后，然后进行受力分析并列出力的平衡式，然后将式中的将式中的将式中的将式中的F F浮浮浮浮、GGA A展开成展开成展开成展开成F F浮浮浮浮=液液液液gVgV排排排排，GGA A=A AgVgVA A,再将已再将已再将已再将已知量分别代入式中列方程或方程组解出所求的未知量。知量分别代入式中列方程或方程组解出所求的未知量。知量分别代入式中列方程或方程组解出所求的未

24、知量。知量分别代入式中列方程或方程组解出所求的未知量。例例3：密密度度为为0.6103kg/m3,体体积积为为100 cm3的的木木块块漂漂浮浮在在水水面面上上,需需用用多多大大压压力力才能使之完全浸没在水中才能使之完全浸没在水中?(g=10N/kg)F F浮浮浮浮=水水水水gVgV排排排排GG物物物物=物物物物gVgV物物物物已知：已知：已知：已知：木木木木=0.610=0.6103 3kg/mkg/m3 3，V V木木木木=100cm=100cm3 3=10=104 4mm3 3，水水水水 =1.010=1.0103 3kg/mkg/m3 3，g=10N/kgg=10N/kg 求：求：求：

25、求：F F压压压压 解：受力分析如图所示：解：受力分析如图所示：解：受力分析如图所示：解：受力分析如图所示：F F浮浮浮浮=G=G物物物物+F+F压压压压 F F浮浮浮浮=水水水水gVgV排排排排 =1.010=1.0103 3kg/mkg/m3 310N/kg1010N/kg104 4mm3 3=1N=1N G G物物物物=物物物物gVgV物物物物 =0.610=0.6103 3kg/mkg/m3 310N/kg1010N/kg104 4mm3 3 因为因为因为因为F F浮浮浮浮=G=G物物物物+F+F压压压压 所以所以所以所以F F压压压压=F=F浮浮浮浮GG物物物物=1N=1N 答：需要的压力才能使之完全浸没在水中。答：需要的压力才能使之完全浸没在水中。答：需要的压力才能使之完全浸没在水中。答：需要的压力才能使之完全浸没在水中。GG物物物物F F压压压压F F浮浮浮浮F F浮浮浮浮=G=G物物物物+F+F压压压压