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TUhjnbcbe - 2022/6/12 21:18:00

物体的浮沉条件及应用

1.浸没在液体中的物体,如果在竖直方向物体所受的最大浮力和重力的大小关系若是:

(1)浮力大于重力,物体上浮

F浮>G,物体上浮,最终结果物体漂浮,当物体处于漂浮状态是有:F浮=G,物体处于平衡状态。

(2)浮力等于重力,物体悬浮

F浮=G,物体处于悬浮状态,此时物体排开液体的体积等于物体的体积:V排=V物。

(3)浮力小于重力,物体下沉

F浮<G,物体下沉,下沉的最后结果物体沉底。

教师解读:

1.对于实心物体而言:

(1)当F浮>G时,ρ液>ρ物,物体上浮直到漂浮在液面上。

(2)当F浮=G时,ρ液=ρ物,物体悬浮或做匀速直线运动。

(3)当F浮<G时,ρ液<ρ物,物体下沉直到接触容器底部。

2.浮力的计算方法:

(1)称重法:F浮=G-F示。

(2)压力差法:F浮=F向上—F向下。

(3)公式法:F浮=G排=ρ液V排g。

(4)平衡法:物体漂浮或悬浮时,F浮=G。

3.重点突破同一物体在不同液体中或不同物体在同一液体中的浮沉状态确定,从而判断所涉及到的有关物体密度与液体密度、液体与液体之间的密度、物体的质量与物体排开液体质量、物体的重力和物体排开液体的重力、物体的体积与物体排开液体的体积等之间的关系。

4.物体在液体中“漂浮”时,需要注意的问题

(1)物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它所受的重力。

(2)同一物体在不同液体中,所受的浮力相等。

(3)同一物体在不同液体中漂浮时,在密度大的液体中浸入的体积小。

(4)不同物体在同一液体中漂浮时,浮力的大小不同,一般根据阿基米德原理确定物体所受浮力的大小。

2.浮力的应用

(1)轮船

①原理:轮船采用“空心”的办法增大浮力,即把密度大于水的钢铁制成空心的轮船,使它排开水的体积增大,从而增大浮力,使它能浮在水面上。

②大小:轮船的大小通常用排水量表示,排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。它们之间的关系为:m排=m船+m货,即排水量=船自身的质量+满载时货物的质量。

教师解读:

1.轮船航行时一直处于漂浮状态,即F=G,所以轮船不论是在海上航行还是在河里航行,它所受的浮力均不变。当轮船从海里驶向河里时,由于海上密度大于河水密度,即ρ液变小了,由F浮=G排=m排g=ρ液V排g可知,V排要增大一些,即轮船会下沉些,“吃水”深度会增大。

2.在远洋轮船的船舷上,都漆着“吃水线”,又称“载重线”(如下图)。在水的密度不变时,“吃水线”越往上,轮船受到的浮力越大;在轮船所装货物不变时,“吃水线”越往上,水的密度越小。

(2)潜水艇

①原理:通过调节潜水艇水舱中的储水量改变自身重力来实现潜水艇的上浮、下沉和悬浮。

②工作过程:当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇的自身重力变小,浮力大于重力,潜水艇上浮;当向水舱充水时,潜水艇自身重力变大,浮力小于重力,潜水艇下沉,逐渐潜入水中;当水舱充水后,潜水艇的重力等于同体积水重时,它可以悬浮在水中。

(3)气球和飞艇

①原理:在气囊重充入密度小于空气密度的气体,利用空气浮力升空。

②工作过程:若使热气球上升,通常往气球中喷射火焰,使气球中的空气温度升高,密度减小,排开空气的体积增大,从而增大浮力实现升空;若要返回地面,想办法减小气球所受的浮力。

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