浙教版科学八年级上册第一章

第10课时1.5 水的浮力(二)——物体浮沉条件

学习目标

1.巩固浮力的概念和阿基米德原理。

2.能用力和运动的关系推导出物体在液体中浮沉的条件。

3.会应用浮沉条件分析一些实例。

课堂学习设计

[课前练习]

1.浸没在液体中的物体，它在液体中的深度越深，受到的浮力 ( C )

A.越大 B.越小 C.不变 D.都有可能

2.两只完全相同的烧杯，一只装满水，另一只也装满水，但水面上漂浮着一块木块，如果将它们同时放在一台已调平的天平左右两盘上，则 ( A )

A.天平平衡

B.天平不平衡，有木块的一边轻

C.天平不平衡，有木块的一边重

D.因不知木块重，所以无法判断天平是否能平衡

3.有一金属球，在空气中称时弹簧秤示数为14.7牛，浸没在水中称时弹簧秤示数为4.9

33牛，已知金属的密度是3×10千克／米，通过计算判断该金属球是空心的还是实心的。

[解] m球＝G球g＝14.7牛＝1.5千克 9.8牛/千克

V实＝m球

金＝1.5千克-43＝5×10米 333 10千克/米

F球＝G—G＇＝14.7牛—4.9牛＝9.8牛

F浮＝ρ水gV排 V排＝V球

V球＝F浮

水g＝9.8牛-33＝10米 331.0 10千克/米 9.8牛/千克

因为V球>V实 所以此金属球是实心的。

[科学探究]

一、实验

将装有不同质量的沙的乒乓球放入水中，观察现象，可以观察到 三只球在水中所处状态(深度)不同 。

二、物体浮沉条件

1.设想一物体浸没于液体中，如图1—25所示，对浸没在液体中的物体进行受力分析可能出现三种不同情况:

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(1)当F浮>G时，根据力和运动的关系，可知物体将 上浮 ，当部分体积露出液面时，排开体积减小，受到浮力减小，最后F浮＝G，物体处于 漂浮 状态。

(2)当F浮＝G时，由于物体受平衡力作用，物体处于 悬浮 状态，此时物体可以停留在液体内部任一位置。

(3)当F浮<G时，物体将 下沉 ，最后物体与容器底接触，物体受浮力、重力和支持力三个力作用静止。

2.对于实心物体来说，当物体全部浸没在液体内部时，有V排＝V物，由于F浮＝ρ液gV排，G物=ρ物gV物。则:

(1)ρ液>ρ物时，上浮，最后漂浮；

(2)ρ液＝ρ物时，悬浮；

(3)ρ液<ρ物时，下沉。

3.物体的浮沉是一个非常常见的现象，生活中有大量事件都可以用物体浮沉的条件作出合理的解释。

阅读p.24有关内容，然后要求同学讨论p.24的三幅图如何用物体浮沉条件来解释。

4.物体漂浮在液面上的条件:

F浮＝G物，V排<V物；

如果是实心物体，则ρ液>ρ物，V排<V物。

[典型例题解析]

333 [例1] 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?

(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。

33 (2)木块受到的重力。G木＝m木g＝ρ木gV木＝0.6×10千克／米× 9.8牛／千克× 2×

-3310米＝11.8牛

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由于木块最后处于漂浮状态，则有F＇浮＝ρ

所以V排＝水gV排＝G木 G木

水g＝11.8牛-33＝1.2×10米 331.0 10千克/米 9.8牛/千克

所以V露＝V木—V排＝0.8×10-3米3＝0.8分米3

[答] 略

333 [例2] 现有甲、乙两种实心物体，已知ρ甲＝1.2×10千克／米，ρ乙＝0.8×10千

333克／米，ρ水＝1.0×10千克／米。

(1)当取相同质量的甲、乙两种固体，投入到水中，甲和乙两物体所受浮力之比F甲:F乙是多少?

(2)当取相同体积的甲、乙两种固体，投入到水中，则甲和乙两物体所受浮力之比F＇甲:F＇乙是多少?

[解析] 解此类题目的关键在于先根据物体和液体的密度大小判断物体静止时所处的状态，即是沉在容器底还是悬浮或漂浮，然后再根据具体所处状态和物体浮沉条件进行解答。 因为ρ甲>ρ水，所以甲物体放入水中应是下沉的。

ρ乙<ρ水，乙物体放入水中则应处于漂浮状态。

(1)设m甲＝m乙＝m

水gmF甲＝ρ水gV甲＝ρ水g·＝ 乙 甲m甲

F乙＝G乙＝m乙g＝mg

水5F甲＝＝＝ F乙mg 甲6

(2)设V甲＝V乙＝V

F＇甲＝ρ水gV甲＝ρ水gV

F＇乙＝G＇乙＝V乙ρ乙g＝Vρ

所以 水gm 甲乙g 水gV 水5F甲＝＝＝ F乙V 乙g 乙4

[答] 略

[课内练习]

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

2.一只实心球恰好能悬浮于酒精中(ρ酒精＝0.8×103千克／米3)，把此球浸没于水中，则 ( B )

A. 一定下沉 D.一定上浮 C.悬浮 D.都有可能

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

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 )

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A.浮在水面上 B.沉到容器底部 C.悬浮在水中 D.无法判断

[课时小结]

重点:1.能用力和运动的知识来分析物体的浮沉条件。

2.对实心物体能用物体密度和液体密度大小来分析判断物体的浮沉情况。

3.能用物体浮沉条件来分析解决一些实际问题。

难点:能用物体浮沉条件分析和解题。

课外同步训练

[基础过关]

1.放在水中的一只鸡蛋，由于鸡蛋受到的 重 力大于 浮 力，鸡蛋下沉。如果要使鸡蛋能浮起来，可以 在水中加一些盐 ，从而增加 液体密度 。

2.测定人体血液的密度，常采取在几支试管内分别装入密度不同的硫酸溶液，再向每支试管中滴入一滴血液。若血液在其中一试管内悬浮，则说明血液的密度就等于该试管内硫酸铜溶液的密度(每支试管内硫酸铜溶液的密度是已知的)。这是为什么?

[解] 可以将血滴看成实心物体，根据物体的浮沉条件可知，处于悬浮状态下的实心物体，物体的密度恰好等于液体的密度，故可以观察血滴在哪支试管内悬浮，则血液密度恰好等于该溶液的密度。

3.等重的实心铜块和铅块，它们的质量之比是 1:1 ，体积之比为 113:89 。投入水中，受到的浮力之比是 113:89 ；投入水银中，受到的浮力之比是 1:1 。(ρ铜＝8.9×333310千克／米，ρ铅＝11.3×10千克／米)

4.一木块浮在密度为ρ的液体中，受到的浮力为F，若将它投入到密度为2ρ的另一液体中，稳定后，木块受到浮力F＇，则F和F＇的关系为 ( B )

A.F＇＝2F B.F＇＝F C.F<F＇<2F D.都有可能

5.把体积相同的实心铝球与铜球浸在水银里，当它们静止时 ( B )

A.铝球受的浮力大 B.铜球受的浮力大 C.两球受的浮力一样大 D.无法比较

[深化提高]

6.质量为270克的铝球悬浮于水中，求:

(1)球受到的浮力应是多少；(2)球的体积应是多少；(3)球中间空心部分的体积是多少。 (ρ铝=2.7×103千克／米3 g＝10牛／千克)

[解] (1)由于铝球悬浮在水中

所以F浮＝m铅g＝0.27千克×10牛／千克=2.7牛

(2)V球＝V排

F浮=ρ水gV排=ρ水gV球

V球＝F浮

水g

-4＝2.7牛 331.0 10千克/米 10牛/千克3＝2.7×10米

(3)V实＝m球

铝＝0.27千克-43＝10米 2.7 103千克/米3

-43所以V空＝V球—V实＝1.7×10米

7.如图1—27所示，一根弹簧原长15厘米，其下端固定在容器底部，上端连接一个边长为4厘米的正方体实心木块，向容器里注水，当水深达到18厘米时，木块一半浸入水中；

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当水深达到22厘米时，木块上表面正好与水面相平，求木块的密度。

[解] 解此题关键是:①分析弹簧伸长的长度；②弹簧伸长的长度和所受拉力成正比；③受力分析。

当木块有一半浸没时:F1＝ρ

△l1＝1厘米

当木块刚好全浸没时，F2＝ρ

△l2＝3厘米

1 水g1F1 l1V 木gV 水 木＝＝＝1＝ F2 l23 水gV 木gV 水 木水水g1V—ρ木gV 2gV—ρ木gV

所以ρ木＝

133ρ水＝0.25×10千克／米 4