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物体的沉浮条件及应用

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物体的沉浮条件及应用

通过上一节10.2《阿基米德原理》的学习,我们掌握了浮力的计算公式。我们本节《10.3物体的沉浮条件及应用》要结合浮力的概念和受力分析的方法,来探究物体的沉浮条件。

处于液体中的某物体,所受到的浮力重力的大小关系,决定了物体的运动行为,即到底是下沉,还是上浮,还是悬浮。

什么是物体的沉浮

什么是物体的沉浮?有不少学生概念都没有搞清楚。这种现象很常见,问题主要出在:

同学们学物理不注意刨根问底,概念掌握的似是而非,一些青年教师不注意学生们的理解能力,因此在学习本节内容的过程中,同学们普遍存在较大的疑惑。

接下来王尚老师用最通俗易理解的语言来帮助同学们理清楚到底什么是沉浮。

物体的沉浮,指的是用手拿着物体,把物体完全浸没在某液体中,然后释放物体,物体接下来的具体运动行为。

如果物体向下运动,即为,指的是物体要沉下去(下沉)。

如果物体向上运动,即为,指的是物体要浮起来(上浮)。

特别说明:沉与浮,只能是物体在仅受重力与浮力作用下的运动行为。

什么是漂浮、沉底、悬浮

接着上面对沉、浮概念的理解,我们再来说经常提到的三个状态:漂浮、沉底、悬浮。

只受到重力、浮力二力的作用且静止的某物体,如果有一部分是露出液面的,我们就说物体处于漂浮状态。

静止的某物体,如果该物体沉在液体底部(与容器底部有压力作用),我们就说物体沉底了。

只受到重力、浮力二力的作用且静止的某物体,如果该物体完全浸没在液体中,且不沉底,我们就说物体处于悬浮状态。

 

简单来说,漂浮、沉底、悬浮是一种静止的状态。

而沉与浮,是在达到漂浮状态、沉底状态、悬浮状态之前的具体运动过程。

特别说明,物体的漂浮、悬浮,必须是物体处于自由态下判定。

物体的沉浮条件

完全浸没在液体中的物体,只受到重力和液体的浮力,会发生下沉、上浮,或处于静止状态。

物体沉浮条件:

1.如果浮力大于重力,物体上浮。

2.如果浮力小于重力,物体下沉。

3.如果浮力等于重力,物体处于悬浮状态。

从密度的角度分析,物体沉浮条件:

1.ρ物<ρ液,物体上浮。

2.ρ物>ρ液,物体下沉。

3.ρ物=ρ液,物体处于悬浮状态。

浮力的应用

1.轮船

轮船是利用结构设计,来增加排开水的体积的,使得自身能够负重,且漂浮在海洋的表面。

2.潜水艇

潜水艇是利用海水的排与吸,来改变自身的重力,进而达到上浮和下沉的目的。

3.气球和飞艇

气球与飞艇,都是通过调整其自身所受浮力的大小来进行工作的。

浮力求解公式归纳

浮力的产生:F=F-F

浮力的计算公式只有如下三种:

(1)阿基米德原理求F

阿基米德原理公式可表示为:F=G=ρgV

(2)二力平衡求F

除了阿基米德原理外,还有一个常见的求解浮力的方法,那就是F=G

(3)受力分析求F

受力分析求F

复杂的浮力计算方法,那就是三力平衡,或者是四力平衡,甚至更多力平衡的问题。这种问题,同学们必须画出受力图来分析了。

比如,物体在浮力、重力、绳子拉力下处于平衡态,画出受力图后,可以得出浮力公式就是:

F=G-F

物体在浮力、重力、向下的压力下处于平衡态,画出受力图后,可以得出浮力公式就是:

F=G+F=G+G1

针对研究对象,画受力图,进行受力分析,结合其他方程求解。

《液体的沉浮条件及应用》基础知识巩固题

1、物体的沉浮条件:F       G  上浮;F       G  漂浮或悬浮;F       G  下沉;

2、一个可以静止在水中任意深度的空心铜球,它的空心部分的体积和实心部分的体积之比为       

3、体积相同的不同物体,用手拿着将它们浸没在水中,松开手后,A会上浮,B会悬浮,C会下沉,则三个物体在松开手前所受的浮力关系为FA       FB       FC,三个物体重力关系为GA       GB       GC,松开手后三个物体静止时所受的浮力关系FA       FB       FC

4、质量相等的不同材料制成的实心球,甲悬浮在水中,乙漂浮在酒精表面,它们排开液体的质量甲       乙。

5、在医疗上,有时要测量血液的密度,测定血液的密度不用密度计(因为这样做需要的血液量太大),而采用上面的方法。先在几个玻璃管内分别装入密度不同的,呈淡蓝色的硫酸铜溶液,然后分别在每个管中滴进一滴血液。分析人员要判断血液的密度,应该观察       

A、哪个管中血液漂浮在液面上

B、哪个管中血液悬浮在液体中

C、哪个管中血液沉在容器底部

D、哪个管中血液与硫酸铜溶液混合均匀

6、将悬浮在水中的物体分成大小不同的两块,仍然放在盛水的烧杯中,则大块        ,小块       

7、刚倒入杯中的雪碧会产生很多小气泡,将一些葡萄干加入杯中,有些葡萄干会沉入杯底,这些葡萄干表面因吸附足够多的小气泡,受到的浮力       重力,从而       ;上浮到液面后,由于小气泡破裂,导致它们受到的浮力       重力,从而       

8、饺子在水中煮一会儿会漂起来,是因为饺子受热膨胀,体积       ,受到的浮力       ,重力小于浮力,上浮到水面。

9、某物重为2N,把它放入盛有水的烧杯中,溢出1N的水,则它受到的浮力       。A一定为1N B可能是0.5N C一定是2N D可能是1.5N

10、某池塘中,停着一只载有木材的船,如果将船中木材投入池塘,池塘的水面将       (上升、下降或不变)。

《液体的沉浮条件及应用》基础知识巩固题答案

1、大于   等于   小于

2、79:10

3、=   =   <   <   <   =

4、=

5、B

6、悬浮   悬浮

7、大于   上浮   小于   下沉

8、变大   变大

9、D

10、不变

参考文献

初中物理知识点总结

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