2020-2021学年八年级物理下册 8.docx
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- 2020-2021学年八年级物理下册 2020 2021 学年 年级 物理 下册
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1、8.6物体沉浮的条件一、目标要求目标要求重、难点了解物态在液体中的沉浮现象会进行物体沉浮及排水量的相关计算掌握物体沉浮的条件难点认识利用物体沉浮条件在生活中的应用二、知识点解析物体沉浮的条件1.前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。2.示意图:重力与浮力的关系如图所示:如图所示,(1)当时,物体上浮;。当时,物体悬浮;。当时,物体下沉;。当(物体未完全浸没液体)时,物体漂浮;。3.说明:(1)密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。(2)物体漂浮在密度为的液体中,若露出体积为物体总体积的,则物体密度为。(3)悬浮与漂浮的比较:相
2、同点:;不同点:悬浮时,;漂浮时,。(4)判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较与G或比较与。(5)物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为的液体中,示数为F,则物体密度为:。(6)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。4.漂浮问题“五规律”:规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;规律三: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;规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;规律五:将漂浮物体全部浸入
3、液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。浮力的利用1.轮船(1)工作原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。排水量:轮船满载时排开水的质量。单位是t,由排水量m 可计算出:排开液体的体积;排开液体的重力;轮船受到的浮力,轮船和货物共重。2.潜水艇工作原理:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。3.气球和飞艇工作原理:气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。4.密度计原理:利用物体的漂浮条件来进行工作。构造:下面的金属粒能使
4、密度计直立在液体中。刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大(上小下大)。三、重点、难点与易错点难点一:物体沉浮的条件1.浸没在液体中的物体,当它受到的浮力大于所受的重力时,物体上浮;当它受到的浮力小于所受的重力时,物体下沉;当它受到的浮力等于所受的浮力等于所受的重力时,物体悬浮在液体中。即 F浮=G物时,物体悬浮或漂浮,当F浮G物,物体上浮,直至漂浮。如何调节浮力的大小:木头漂浮于水面是因为木材的密度小于水的密度。把树木挖成“空心”就成了独木舟,自身重力变小,可承载较多人,独木舟排开水的体积变大,增大了可利用的浮力.牙膏卷成一团,沉于水底,而“空心”的牙膏皮可浮在水面上,说明“空心”可调
5、节浮力与重力的关系。采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上.2轮船轮船能漂浮在水面的原理:钢铁制造的轮船,由于船体做成空心的,使它排开水的体积增大,受到的浮力增大,这时船受到的浮力等于自身的重力,所以能浮在水面上。它是利用物体漂浮在液面的条件F浮=G来工作的,只要船的重力不变,无论船在海里还是河里,它受到的浮力不变。(只是海水、河水密度不同,轮船的吃水线不同)根据阿基米德原理,F浮=液gV排,它在海里和河里浸入水中的体积不同。轮船的大小通常用它的排水量来表示。所谓排水量就是指轮船在满载时排开水的质量。轮船满载时受到的浮力F浮=G排=m排g。而轮船是漂浮在液面上的,F浮=G船+
6、G货=m船g+m货g,因此有m排=m船+m货。3潜水艇浸没在水中的潜水艇排开水的体积,无论下潜多深,始终不变,所以潜水艇所受的浮力始终不变。潜水艇的上浮和下沉是靠压缩空气调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现的(改变自身重力:排水充水)。若要下沉,可充水,使F浮G.在潜水艇浮出海面的过程中,因为排开水的体积减小,所以浮力逐渐减小,当它在海面上行驶时,受到的浮力大小等于潜水艇的重力(漂浮)。4密度计密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的,用密度计测量液体的密度时,它受到的浮力总等于它的重力,由于密度计制作好后它的重力就确定了,所以它在不同液体中漂浮时所受到的浮力都相同,根据可知:待测液体的密度
7、越大,密度计浸入液体中的体积则越小,露出部分的体积就越大;反之待测液体密度越小,密度计浸入液体中的体积则越大,露出部分的体积就越小,所以密度计上的刻度值是“上小下大”。5. 煮汤圆汤圆刚放入水中时,汤圆受到的浮力小于重力;汤圆煮熟时,它的体积增大,浮力也随之增大。汤圆刚放入水中时:6.汽艇和热气球(1)气球和飞艇内充有密度小于空气的气体氢气、氦气、热空气等。(2)原理:利用空气的浮力,通过改变自身体积来实现上升和下降的。(3)气球上升过程中,空气的密度逐渐变小,当浮力等于重力时,气球就不再上升了。(4)气球上升过程中,大气压逐渐减小,会导致气球内气压大于气球外气压,气球膨胀,若超过了气球外壳承
8、受的能力,气球就要破裂。四、考查方向1.物体沉浮条件及应用典例一:(2020鄂州)水平桌面上两个底面积相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两球位置如图所示,两容器内液面相平。下列分析正确的是()。A. 两小球所受浮力FAFBB. 两种液体的密度甲F乙【答案】D。【解析】A两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,A漂浮,B悬浮,此时所受浮力都等于重力,A错误;BA漂浮,B悬浮,此时所受浮力都等于重力,A小球排开液体体积小于B小球排开液体体积,根据公式讨论可知,B错误;C液体对容器底部的压强根据公式,甲液体密度大于乙液体密度,深度相同,因此
9、,C错误;D液体对容器底部的压力根据公式,甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强,因此,D正确。故选D。典例二:(2020孝感)物块P与金属球Q用细线连接,一起放入装有一定质量水的柱状容器内,二者恰好悬浮,如图甲所示,此时柱状容器中水的深度为23cm;物块P重1N、体积为(,)求:(1)图甲中水对容器底部的压强;(2)图甲中物块P所受浮力的大小;(3)若剪断细线,物块P上浮,金属球Q下沉,待稳定后,物块P漂浮于水面,如图乙所示,则此时物块P露出水面的体积。【答案】(1);(2);(3)。【解析】(1)容器底部受到水的压强为:(2)物块P浸没在水中:由阿基米德原理知物块P所受浮力:(3
10、)因为物块P漂浮于水面,由二力平衡知:由知,物块P露出水面的体积:答:(1)水对容器底部的压强为;(2)物块P所受浮力的大小为;(3)物块P露出水面的体积为。五、模拟训练一、基础练习1如图所示,将边长为10cm的正方体木块放入装有水的烧杯中,木块静止时,上表面距离水面4cm,g取10N/kg,则( )。A. 木块受到的浮力是4N;B.使木块完全浸没需要4N向下的压力;C.木块的密度为0.4g/cm3;D.木块底部受到水向上的压强为103Pa【答案】B。【解析】(1)漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几,从图中可知,木块浸入水中3/5,那么木块的密度是水密度
11、的3/5,即为0.6g/m3。(2)木块还有2/5未浸入水中,未浸入水中的木块体积是4cm10cm10cm=400cm3,此体积需要排开水的质量为:400cm31g/cm3=400g,这些水受到的重力为40010-3kg10N/kg=4N;故要想使木块完全浸入水中,需要向下4N的压力。(3)根据液体压强公式:。所以,从给出的答案可以看出,正确答案是B。2.(多选)建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,核潜艇是海军的战略重器,如图是我国094型战略导弹核潜艇,关于它在海中状态的有关分析正确的是()。A 上浮过程中所受浮力逐渐增大;B 悬浮时所受浮力等于重力;C 悬浮和漂浮时所受的浮力相等;D
12、 漂浮时比悬浮时排开海水质量小【答案】BD。【解析】A上浮过程中所受浮力逐渐增大;此说法错误。物体受到的浮力与其排开液体的体积有关,上浮过程中潜艇排开水的体积不变,浮力不变。B悬浮时所受浮力等于重力;此说法正确。潜艇悬浮时,处于静止状态,潜艇受到平衡力的作用,故潜艇受到的浮力大于其重力。C悬浮和漂浮时所受的浮力相等;此说法错误。潜艇悬浮时,潜艇排开水的体积等于潜艇的体积;潜艇漂浮时,排开水的体积小于潜艇的体积。D漂浮时比悬浮时排开海水质量小;此说法正确。漂浮时,潜艇排开海水的体积小于悬浮时排开海水的体积,故排开海水的质量亦是如此。此题说法正确的是BD。3.甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的
13、盐水,将同一个鸡蛋先后放入其中,当鸡蛋静止时,两个杯子中液面恰好相平,鸡蛋所处的位置如图所示,则()。A甲杯中的盐水密度较大;B乙杯底部所受的液体压强较大;C甲杯底部所受的液体压力较大;D鸡蛋在乙杯中受到的浮力较大【答案】B。【解析】同一个鸡蛋放在不同浓度的盐水中,甲图鸡蛋悬浮在水中,乙图鸡蛋漂浮在水中,所以甲图中盐水密度等于鸡蛋密度且甲图中盐水密度小于乙图中盐水密度;如果甲乙两图盐水液面持平,盐水深度相同,故乙图中杯子底部受到的压强大。由此可见,A的说法错误,B的说法正确。甲杯底部压强小于乙杯底部压强,杯子完全相同,故甲杯底部所受的液体压力大的说法也错误的;同一个鸡蛋在两种盐水中受到的浮力相
14、同,故D的说法也是错误的。此题正确答案是B。4.将体积相同材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮和丙球悬浮,如题图所示,下列说法正确的是()。A三个小球的质量大小关系是m甲m乙m丙;B三个小球受到的浮力大小关系是F甲=F乙p乙p丙;D三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是p甲p乙p丙【答案】D。【解析】根据物体沉浮条件,甲球下沉、乙球漂浮、丙球悬浮在水中,说明甲球密度最大,丙球密度较小,乙球密度最小;因为体积相同,所以甲球质量最大、丙球较小、乙球最小。同时也说明,烧杯甲对桌面的压力变大,烧杯乙和丙对桌面的压力不变,由此可知烧杯对桌面的压强大小
15、关系是:p甲p乙p丙。由液体压强公式可知,三个烧杯液面高度不变,故水对烧杯底部的压强不变。故,正确答案是D。5.在水中,鱼、漂浮的木头、静止在水底的石头的位置如图所示,下列说法正确的是()。A水对石头的压强比对木头的小;B木头受到的浮力大于它自身的重力;C鱼受到的浮力等于它排开水的重力;D石头受到的浮力等于它自身的重力【答案】C。【解析】A水对石头的压强比对木头的小;此说法错误。木头漂浮在水面,石头沉入水底,由液体压强可知,水对石头的压强大于水对木头的压强。B木头受到的浮力大于它自身的重力;此说法错误。木头漂浮在水面,说明木头受到的重力等于它受到的浮力。C鱼受到的浮力等于它排开水的重力;此说法
16、正确。物体受到的浮力等于它所排开液体的重力。D石头受到的浮力等于它自身的重力;此说法错误。石头的密度大于水的密度,石头受到的浮力等于和它体积相等的水受到的重力。正确答案是C。6.未煮过的汤圆沉在水底,煮熟后漂浮在水面上,则此时汤圆()。A受到的浮力等于重力,排开水的体积比未煮过的小;B受到的浮力大于重力,排开水的体积比未煮过的小;C受到的浮力大于重力,排开水的体积比未煮过的大;D受到的浮力等于重力,排开水的体积比未煮过的大【答案】D。【解析】根据物体沉浮条件可知,物体漂浮在水面上,物体受到的浮力等于其自身重力;物体所受浮力大小,等于它排开水的重力。煮熟的汤圆漂浮在水面上,说明汤圆受到的浮力等于
17、其自身重力,此时汤圆排开水的体积比未煮过的要大。正确答案是D。7.俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉。对此现象,下列说法正确的是()。A西瓜的密度比李子的密度大;B西瓜漂浮时所受浮力大于重力;C李子下沉过程中所受水的压强不变;D李子浸没后,下沉过程中所受浮力大小不变【答案】D。【解析】“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉,其正确的解释应该是西瓜的密度小于水的密度;李子的密度大于水的密度。故A的说法错误。西瓜漂浮在水中时,西瓜受到的浮力等于其受到的重力,故B的说法错误。液体压强与其深度有关,李子在下沉过程中受到水的压强逐渐增大,故C的说法错误。
18、李子完全浸没水中后,李子排开水的体积不变,浮力不变;故D的说法正确。正确答案是D。8.有甲、乙两个溢水杯,甲溢水杯盛满酒精,乙溢水杯盛满某种液体。将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中,小球下沉到杯底,溢出酒精的质量是40g;将小球从甲溢水杯中取出擦干,轻轻放入乙溢水杯中,小球漂浮且有的体积露出液面,溢出液体的质量是50g,已知酒精=0.8103kg/m3,下列计算正确的是()。小球的质量是40g;小球的体积是50cm3;液体的密度是1.1103kg/m3;小球的密度是0.9103kg/m3。A只有正确;B只有正确;C只有正确;D只有正确【答案】B。【解析】根据题意可求得小球的体积,小球的体积等于
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