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八年级科学阿基米德原理

发布时间:2014-06-08 08:05:13  

第5节 水的浮力(三)——物体浮沉条件的应用

引入: 简述物体浸没在液体中时物体的浮沉情况。

[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。

● 轮船漂浮在水面上,浮力F浮=G ,在不同的液体中,如河里或海里,浮力不变,液体的密度不同,排开水的体积不同,密度大的,排液体少,会浮上来一点。

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<F浮。 ● 当潜水艇完全在水中下潜或上浮时,浮力不变,压强变大

3.鱼: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

4.密度计:

A 用途:测量液体的密度。

B 工作原理:漂浮原理即F浮=G (测量任何液体的浮力都是一样的)。

C 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。 浸入的越多,液体的密度越小

5.气球、飞艇:通过充气、放气调整气囊的体积来改变浮力,实现上升和下降的,填充的气体为密度比空气小的,如氢气、氦气等

● 气体中同样存在浮力,外部气体的密度比填充气体的密度大的,上浮;比之小的下沉

F气= ρ气gV排液

二、关于漂浮问题的“五规律”

1、物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力

2、同一物体在不同液体里,所受浮力相同

3、同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小

4、浸入液体里体积是它总体的几分之几,物体的密度就是液体密度的几分之几

5、将漂浮物体全部浸入液体里,需增加压力,这是压力的大小等于增加浮力的多少

三、浮力变化即浮力大小的比较 (根据求浮力的大小的公式进行判断)

1、先确定研究对象,确定状态 (上浮、下沉的无规律运动)(漂浮、悬浮、沉底,

以及匀速直线运动状态)

2、选出合适的方法列出等式

上浮(物体完全浸没在液体中):浮力大于重力,F气= ρ

:浮力小于重力,F 下沉(物体完全浸没在液体中)气气gV排浮力不变 gV排浮力不变 = ρ气

漂浮:浮力等于重力,F浮=G物物体重力不变,则浮力不变

悬浮:浮力等于重力,F浮=G物=ρ气gV排浮力不变

沉底:浮力与支持力之和等于重力,F浮+F支=G物

3、常见题型:根据已知条件

体积相等,放入同一液体中:浸入的体积越多,浮力越大,完全浸入,浮力一样大

体积相等,放入不同液体中:完全浸没时,液体密度越大的,浮力越大

质量相等,放入同一液体中:漂浮,悬浮的物体,浮力相等,沉底的浮力小于重力

【例1】:一只实心球浸没在水中,则实心球 ( D )

A.一定下沉 B.一定上浮 C.一定悬浮 D.都有可能

【例2】:一只实心球恰好能悬浮于酒精中(ρ酒精=0.8×10千克/米),把此球浸没于水中,则(B)

A. 一定下沉 B.一定上浮 C.悬浮 D.都有可能

【例3】:一块马铃薯恰好能悬浮在某一浓度的盐水中,如果将这块马铃薯切成大小不等的两块,仍放到这一盐水中,则 ( D )

A. 大的一块下沉,小的一块漂浮 B.两块都下沉 C.两块都上浮 D.两块都悬浮

【例4】:某物体的质量为100克,当把它放进盛满水的容器中时,溢出50毫升的水,则此物体(B)

A.浮在水面上 B.沉到容器底部 C.悬浮在水中 D.无法判断

【例5】:质量为1kg,密度为0.4×10kg/m的实心木块,在水中静止时所受浮力是( )

A.1kg B.2.5kg C.9.8N D.24.5N

【例6】: 一艘质量为1500吨的轮船,装上5×10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.1.47×10牛,1500吨 B.3.43×10牛,3500吨 C.4.9×10牛,5000吨 D.6.37×10533533333

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。

【例7】: 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。ρ甲<ρ乙<ρ丙。

【例8】: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 。

【例9】: 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0.8×10千克/米

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>1.0×10千克/米 B.0.8×10千克/米<ρ物<1.0×10千克/米

C.ρ物<0.8×10千克/米 D.无法确定

【例10】: 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 3333333333) 图1—30

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<G石,

则F浮1>F浮2,根据阿基米德原理,F浮1=ρ

面要下降一些。

【例11】: 如图所示,将一只玩具青蛙放入水中,它能漂浮于水面;把它放入另一种液体

中,它却沉入底部。则在这两种情况下这只玩具青蛙受到的浮力大小相比较

( A )

A.在水中受到的浮力较大 水gV排1,F浮2=ρ水gV排2,因此V排1>V排2,即水B.在液体中受到的浮力较大

3C.受到的浮力一样大 D.无法比较浮力大小 【例12】:有一个重为5牛,体积为300厘米的物体,问:(1)该物体浸没在水中时,受

到的浮力多大?(2)该物体在水中是上浮、下沉还是悬浮?(g=10N/Kg)

【例13】: 有一体积是2分米、密度是0.6×10千克/米的木块,用绳子将它拴在水

池底部的钩子上,如图1—26所示。如果绳子断了,木块就上浮到水面。问:

(1)木块在上浮过程(未露出水面)中,受到浮力的大小是否会发生变化? 333

(2)木块漂浮在水面时露出液面的体积多大?

[解析] 由于ρ木<ρ水,根据物体浮沉条件可知,当绳子断了时,木块受到的浮力F浮>G木。

(1)木块在上浮过程中,当木块尚未露出水面时,由排开液体受到的重力大小不变,故受到浮力大小将不发生改变。(2)木块受到的重力。G木=m木g=ρ

9.8牛/千克× 2×10米=11.8牛

由于木块最后处于漂浮状态,则有F'浮=ρ

所以V排=水-33木gV木=0.6×10千克/米× 33gV排=G木 G木

?水g=11.8牛-33=1.2×10米1.0?103千克/米3?9.8牛/千克

-333 所以V露=V木—V排=0.8×10米=0.8分米 [答] 略

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