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人教版 八年级 第十章 浮力
第3节 《浮沉条件及其应用》导学案
【学习目标】
1.知道物体浮沉的条件, 能根据物体的浮沉条件判断物体的浮沉状态；
2.了解轮船漂浮的原理，知道轮船的排水量；
3.了解潜水艇漂浮和悬浮的原理；
4.大致了解气球和飞艇的原理。
【学习重点】：掌握物体的浮沉条件及浮力的应用。掌握物体的浮沉条件及如何改变物体的浮沉。
【学习难点】
1.能用浮力知识解决一些实际问题；
2.浮力的相关计算。
【自主预习】
1.物体的沉浮取决于物体所受的和的大小。浸没在液体中的物体：
(1)当F浮＞G时：物体, 最后物体（部分浸没）。
(2)当F浮 = G时 ：物体； 可停在液体内部任意位置。
(3)当 F浮＜G时：物体； 最终沉在水底。
2. 轮船是利用“_”的方法,增大V排,从而增大可以利用的____；轮船的大小用表示,排水量是指轮船按照设计要求满载货物时排开液体的__。
3.潜水艇是通过水舱吸水和排水的方式改变_来实施下沉和上浮(浸没时浮力不变)。
4. 气球和飞艇内部充有密度空气的气体（如氢气、氦气或热空气），使浮力重力而升空。
5. 密度计是根据时受力平衡及阿基米德原理制成、用来测定液体密度的仪器；密度计示数越靠下越。
【合作探究】
探究一：物体的浮沉条件
问题1：浸在液体中的物体都会受到浮力，但是有的物体要上浮，有的却要下沉，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？
1.当把物体浸没在液体中时,物体受到竖直向上的和竖直向下的的作用,如上图所示,是物体浸没在液体中时的受力情况。
（1）当F浮>G物时：
物体受到非平衡力的作用,物体,会露出液面一部分体积,最终漂浮在液面上,如图所示。漂浮时:F浮__ G物(选填“>”、“=”或“<”)。
（2）当F浮=G物时：，
这两个力相互抵消,物体保持原来的静止状态,会在原来的位置,如图所示.
（3）当F浮<G物时：
物体受到非平衡力的作用,物体下沉,最终沉在底部,并受底部的支持力,如图所示.沉到底部时:F浮G物
(选填“>”、“=”或“<”)。
2.如果实心物体（质量均匀）浸没在液体中：
物体的重力G物可表示为:G物=,排开液体的重力G排可表示为G排=,又因F浮=G排,所以F浮=ρ液gV排,当物体浸没在液体中时,V物=V排,所以:
(1)当F浮>G物时,即ρ液gV排>ρ物gV物,可得出ρ液ρ物时,物体上浮,最终漂浮在液面上。
(2)当F浮=G物时,即ρ液gV排=ρ物gV物,可得出ρ液ρ物时,物体悬浮在液体中。
(3)当F浮<G物时,即ρ液gV排<ρ物gV物,可得出ρ液ρ物时,物体下沉,最终沉在底部。
探究二：浮力的应用
想想做做 盐水浮鸡蛋
取一枚新鲜鸡蛋，放在清水中，观察它在水中沉浮的情况。向水中慢慢加些盐，并轻轻搅拌，观察到鸡蛋怎样运动？如果再加些清水，又会发生什么现象？
水 浓盐水
现象：鸡蛋放在清水中先是；加盐后，鸡蛋上浮直至在水面上；再加清水后，鸡蛋又直至沉底。
分析：鸡蛋受到的不变。根据阿基米德原理变大，变大了，鸡蛋的状态会发生变化。
提出问题：根据浮沉条件，要想改变物体的浮沉情况，有几种办法呢？
回答：（1）可用改变物体所受的力 （2）改变自身的力来实现。
今天我们要接触的轮船，潜水艇和气球就是用上面的方法实现浮沉的。我们看下面的实验。
1.轮 船
轮船是钢铁制成的，钢铁的密度远大于水的密度，为什么可以漂浮在水面上，还能承载那么多货物呢？
想想做做 制作橡皮泥小船
橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中会下沉。怎么使它漂浮在水面？看看谁做的船能承载更多的重物？
将这块橡皮泥做成小船形再次放在水中，看到什么现象？怎样能让橡皮泥载更多物体？
同一块橡皮泥做成船状能漂浮的原因是它变成了的，增大了的体积，因而增大了，所以能飘起来。
（1）工作原理：
采用“”的办法，增大可以利用的。具体方法是把密度比水大的钢材做成空心的，使轮船能排开更多的水，根据阿基米德原理可知，浮力增大，从而在水面上。
（2）排水量（m排）
轮船的大小通常用排水量表示，排水量是轮船满载时排开的水的。
当轮船满载航行时处于状态，所受浮力等于船所受到的总重力，即F浮＝G船总，而F浮＝m排g、G船总＝(m船＋m货)g，因此m排＝，即轮船排水量等于船自身的质量与满载时货物的质量之和。
讨论：一艘船从河水驶入海里，它受到的浮力变不变？它排开的水的体积变不变？它是沉下一些，还是浮起一些？为什么？
一艘轮船在河水中航行，当该轮船驶入海洋中时，船一直漂浮在水面上。设轮船的总质量不变，轮船在甲、乙两海洋中所受到的浮力分别为F1和 F2，河水密度为ρ1和海水密度为ρ2。则F1_ __F2，ρ1____ρ2。所以，V排海水 __ V排河水(均选填“＞”“＜”或“＝”)。轮船驶入海洋中时，上浮一些。
2.潜水艇
(1)工作原理：通过水舱充放水改变自身来实现潜水艇的下潜、上浮的。
(2) 方法：潜水艇两侧有_ _,向水舱中充水时,潜水艇的重力逐渐__,增大到F浮G时，可悬浮于某一位置航行；至F浮G时，则潜水艇下潜。当用压缩空气将水舱内的水排出一部分时,当F浮G时,而上浮.
3.气球和飞艇
(1)工作原理
(2)气球和飞艇的升空和降落
由于G气很小，使F浮G气＋G壳，气球上升；高空处空气密度变小，浮力F浮＝ρ空gV排变，当F浮＝G气＋G壳时，气球于一定高度；要继续上升，只需减小G壳(将原来装在气囊壳体中的重物抛掉)，使F浮G气＋G壳，当达到某一高度时，ρ空使F浮减小到F浮＝G空＋G壳，气球悬浮于又一高度；要下降时，将气囊中气体放出一些，使气囊体积V排变，使浮力变小，致使F浮G气＋G壳，到某一高度，空气密度ρ空增大到使ρ空gV排＝G气＋G壳，气球在空气，再需下降，就再放出气体。
(3)热气球：通过加热气体方式改变气体来控制升降。
4.密度计
(1)工作原理：密度计在被测液体中,, F浮＝G ，浮力大小。
(2）用它来测量液体密度时，密度计在液体中，F浮=且不变，利用阿基米德推导式F浮=ρ液gV排，ρ液改变，改变，从而可以比较的大小，且可以读数。
(3)刻度分布特点：上面刻度，下面刻度。
探究四：重心
【精讲点拨】
1.物体的浮沉主要是由物体的重力和浮力所决定的，进而可以推出根据物体的密度和液体密度的关系判断物体的浮沉，但是物体的浮沉不是密度决定的，在判断物体的最终状态的时候，要判断它这一时刻重力和浮力的关系。
2增大浮力的方法：①增大液体的密度：如在水中加盐并搅拌，可以使沉底的鸡蛋浮起来。②增大物体排开液体(或气体)的体积：如体积庞大的万吨巨轮等。
减小浮力的方法：①减小液体的密度：如漂浮在盐水中的鸡蛋，可以采用加清水的方法减小液体的密度，使鸡蛋下沉。②减小物体排开液体(或气体)的体积：如飞艇降落时，将辅助气囊中的气体放出，使飞艇排开空气的体积减小。
【归纳整理】
一、物体的浮沉条件。浸没在液体中时：
状态
| F浮与G物的大小关系
| 如果物体是是实心的
| 结果
| 上浮
| F浮G物
| ρ物ρ液
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| 下沉
| F浮G物
| ρ液ρ物
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| 悬浮
| F浮G物
| ρ液ρ物
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二、浮力的应用：
(1)重力不变，改变：轮船
(2)浮力不变，改变自身：潜艇的沉浮
(3)同时改变和的大小：氢气球、热气球
【当堂练习】
1.（2020常德）将一个新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中，鸡蛋静止在两个容器中的位置如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A．鸡蛋在水中受到的浮力大
B．鸡蛋在水和浓盐水中受到的浮力一样大
C．鸡蛋的密度大于水的密度
D．鸡蛋的密度小于浓盐水的密度
2.（2020连云港）下列关于浮力的说法正确的是（ ）
A．质量大的物体在液体中所受浮力一定大
B．码头上正在卸货的轮船所受的浮力逐渐减小
C．物体密度小于液体密度时物体在液体中处于悬浮状态
D．潜水艇在水面下从大海潜行进入长江，所受浮力不变
3.（2020 临沂）2019年12月17日，我国第一艘国产航母山东舰（如图）在海南三亚某军港交付海军，下列说法正确的是（ ）
A. 停在静止航母上的舰载机受力平衡
B. 相对航母，起飞的舰载机是静止的
C. 舰载机起飞时，空气浮力大于重力
D. 舰载机起飞后，航母所受浮力增大
4.（2020广东省）游泳时佩戴游泳圈是防止溺水的有效方法，质量为50kg的小蓉佩戴游泳圈后，能静静地漂浮在水面上，如图所示，游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是（ ）
A．5000N B．500N C．50N D．5N
5.（2020牡丹江）如图所示，2019年4月23日海军成立70周年的海上阅舰仪式上，我国新型万吨级055型导弹驱逐舰接受检阅，其满载排水量达12500t，有关该型驱逐舰在海上航行过程中，下列说法正确的是（ ）
A．驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下
B．满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力
C．发射导弹后，驱逐舰所受浮力变小
D．发射导弹后，驱逐舰会下沉一些
6.（2020赤峰）水平桌面上两只完全相同的杯子里分别盛有甲、乙两种不同液体。把两个完全相同的小球分别放入甲、乙两种液体中，静止后，在甲液体中的小球沉底，在乙液体中的小球悬浮，此时两个杯中的液面恰好相平。如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．甲液体的密度大于乙液体的密度
B．甲液体对杯底的压强等于乙液体对杯底的压强
C．甲液体中小球受到的浮力小于乙液体中小球受到的浮力
D．盛甲液体的杯子对桌面的压强等于盛乙液体的杯子对桌面的压强
7.（2020南京）如图所示，两个质量相等、底面积不等的圆柱形容器放在水平桌面上，分别装有质量相等的两种液体，两个相同的小球分别放入容器中，一个漂浮，一个沉底。甲、乙两图中小球所受浮力分别为F1和F2，容器对桌面的压强分别为p1和p2，下列说法正确的是（ ）
A. <Object: word/embeddings/oleObject1.bin> B. <Object: word/embeddings/oleObject2.bin>
C. <Object: word/embeddings/oleObject3.bin> D. <Object: word/embeddings/oleObject4.bin>
8.（2020乐山）如图所示，将两个完全相同的小球分别放入盛有两种不同液体的甲、乙烧杯中，待小球静止后，两个烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是（ ）
A．甲烧杯中小球受到的浮力大 B．乙烧杯中小球排开液体的质量大
C．甲烧杯中液体的密度大 D．乙烧杯底部受到液体压强大
9.（2020淮安）将一盛满水的烧杯置于水平桌面上，缓慢放入一质量为200g的木块，木块最终在杯中处于漂浮状态，此时木块所受浮力大小是______N，从杯中排出水的体积是______cm3，上述过程中水对杯底的压强______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。（水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
10.（2020福建）我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器，填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白。当潜水器下潜到1.0×104m深度静止时，水的压强约为________Pa（ρ海水取1×103kg/m3 ，g取10N/kg）；在预定深度完成任务后，潜水器抛掉配重物，潜水器受到的浮力________（选填“大于”“等于”或“小于”）自重，从而上浮。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。
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