
浸在水中的物體,有的上浮,有的下沉。這是為什么呢?
觀察 雞蛋的沉浮
取一枚新鮮雞蛋,放在清水中,觀察它在水沉浮情況。向水中慢慢加些鹽,并輕輕攪拌,觀察雞蛋怎樣運(yùn)動(dòng)?如果再加些清水,又會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?
放在清水中的雞蛋,受重力和浮力的作用,在清水中下沉,受非平衡力的作用,合力方向豎直向下,即重力大于浮力。
向水中慢慢加些鹽,并輕輕攪拌,觀察雞蛋上浮。雞蛋受非平衡力的作用,合力的方向豎直向上,即浮力大于重力。
在清水中加鹽并攪拌,雞蛋停留在鹽水中——懸浮,受平衡力的作用,合力為零,即浮力等于重力。
在清水中繼續(xù)加鹽并攪拌,雞蛋靜止在鹽水表面——漂浮,受平衡力的作用,合力為零,即浮力等于重力。
分析論證:在水中雞蛋同時(shí)受重力和浮力的作用。當(dāng)浮力大于重力時(shí),雞蛋上??;當(dāng)浮力小于重力時(shí),雞蛋下沉;當(dāng)浮力等于重力時(shí),雞蛋懸浮在水中。
浸沒(méi)在液體中的物體,F(xiàn)?。綠時(shí),物體上升F?。紾時(shí),物體懸浮F?。糋時(shí),物體下沉
推論: 浸沒(méi)在液體中的物體,V排=V物,ρ液>ρ物時(shí),物體上升ρ液=ρ物時(shí),物體懸浮ρ液<ρ物時(shí),物體下沉
對(duì)于海洋生物來(lái)說(shuō),浮力非常重要。浩瀚的海洋中,許多生物用不同的方式控制沉與浮,這是一個(gè)精彩的世界。
抹香鯨靠加熱或冷卻腦油來(lái)控制沉浮
鸚鵡螺靠具有螺旋外殼,殼內(nèi)有很大的充氣氣囊
烏賊的骨中有許多小的充氣分隔室
問(wèn)題1:隱身潛行的潛水艇,在排出水艙內(nèi)的水時(shí),潛水艇的重力________(選填“增大”“不變”或“減小”),受到的浮力_______(選填“增大”“不變”或“減小”),當(dāng)重力_______浮力時(shí),潛艇將上浮。問(wèn)題2:隱身潛行的潛水艇,在向水艙內(nèi)注水時(shí),潛水艇的重力_______(選填“增大”“不變”或“減小”),受到的浮力________(選填“增大”“不變”或“減小”),當(dāng)重力________浮力時(shí),潛水艇將下沉??偨Y(jié):潛水艇的上浮和下沉是通過(guò)改變自身的_______來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
問(wèn)題1:當(dāng)從管中抽氣時(shí),水會(huì)進(jìn)入試管,試管的重力將會(huì)_______(選填“增大”“不變”或“減小”),受到的浮力_______(選填“增大”“不變”或“減小”),試管將會(huì)_______(選填“上浮”或“下沉”)。問(wèn)題2:當(dāng)向管中打氣時(shí),水會(huì)流出試管,試管的重力將會(huì)________(選填“增大”“不變”或“減小”),受到的浮力_______(選填“增大”“不變”或“減小”),試管將會(huì)________(選填“上浮”或“下沉”)。
類(lèi)型一 物體的沉浮條件
例1 把重5 N、體積為0.6 dm3的物體投入水中,若不計(jì)水的阻力,當(dāng)物體靜止時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )A.物體上浮,F(xiàn)?。? NB.物體懸浮,F(xiàn)?。? NC.物體漂浮,F(xiàn)?。? ND.物體沉在水底,F(xiàn)?。? N
[解析]假設(shè)物體全部浸沒(méi)在水中,根據(jù)阿基米德原理可知,物體受到的浮力為F?。溅阉甐排g=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.6×10-3 m3=6 N。因F浮>G,所以物體上浮,最終漂浮在水面上,物體漂浮時(shí),受到的浮力與重力相等,即F?。? N。故選C。
[解析] 雞蛋漂浮和懸浮時(shí)所受浮力等于雞蛋的重力,這一階段雞蛋受到的浮力F隨時(shí)間t的增加保持不變,雞蛋逐漸下降,當(dāng)雞蛋浸沒(méi)后,雞蛋排開(kāi)水的體積不變,隨著鹽水密度減小,根據(jù)公式F?。溅岩篻V排可知,雞蛋所受浮力逐漸減小,但不會(huì)減小到0。
類(lèi)型二 物體沉浮條件的應(yīng)用
[解析] 抽氣時(shí)模型內(nèi)氣壓減小,在外部壓強(qiáng)的作用下,水被壓入模型內(nèi),增加了模型內(nèi)水的重力,使模型總重變大,重力大于浮力,潛水艇模型將在水中下沉。潛水艇在下沉的過(guò)程中,排開(kāi)水的體積不變,根據(jù)F?。溅阉甮V排可知,所受水的浮力不變。
[易錯(cuò)警示]潛艇浸沒(méi)在水中,無(wú)論是上浮還是下沉,潛艇的體積不變(排開(kāi)水的體積不變),所受浮力不變。實(shí)際上,潛艇是通過(guò)改變自身受到的重力來(lái)實(shí)現(xiàn)上浮或下沉的。
類(lèi)型三 和浮沉條件相關(guān)的計(jì)算
上?。篎浮>G (ρ液> ρ物 )
懸?。篎浮=G (ρ液=ρ物 )
下沉:F浮< G (ρ液< ρ物 )
使其空心,增大排水量,增大浮力
改變自身重力,達(dá)到沉浮目的
減小內(nèi)部氣球的密度,從而上升
1.俗話(huà)說(shuō)“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中會(huì)漂浮,李子投入水中會(huì)下沉。對(duì)此現(xiàn)象,下列說(shuō)法正確的是( )A.西瓜的密度比李子的密度大B.西瓜漂浮時(shí)所受浮力大于重力C.李子下沉過(guò)程中所受水的壓強(qiáng)不變D.李子浸沒(méi)后,下沉過(guò)程所受浮力大小不變
2.海權(quán)握,國(guó)則興。建設(shè)一支強(qiáng)大的海軍是實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)的有力保障。潛水艇是海軍的戰(zhàn)略重器。如圖所示是我國(guó)海軍某艦隊(duì)的“強(qiáng)國(guó)號(hào)”潛水艇在海中懸浮、上浮、漂浮的訓(xùn)練過(guò)程。下列對(duì)此潛艇分析正確的是 ( )A.上浮過(guò)程中所浮力逐漸變大B.懸浮和漂浮時(shí)所的浮力相等C.漂浮時(shí)排開(kāi)海水所受的重力最小D.漂浮時(shí)潛水艇底部受到海水的壓強(qiáng)最大
3.將一小石頭浸沒(méi)在水中,放手后小石塊沉入水底。在小石塊下沉過(guò)程中,下列分析正確的是 ( )A.浮力變大B.浮力變小C.浮力大于重力D.浮力小于重力
4.未煮過(guò)的湯圓沉在水底,煮熟后漂浮在水面上,則此時(shí)湯圓( )A.受到的浮力等于重力,排開(kāi)水的體積比未煮過(guò)的小B.受到的浮力大于重力,排開(kāi)水的體積比未煮過(guò)的小C.受到的浮力大于重力,排開(kāi)水的體積比未煮過(guò)的大D.受到的浮力等于重力,排開(kāi)水的體積比未煮過(guò)的大
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