【學習目标】 1、知道物體的浮沉條件; 2、了解輪船的漂浮原理、潛水艇的浮沉原理、氣球飛艇的升降、密度計等原理。
要點一、物體的浮沉條件
浸沒在液體中的物體受到豎直向下的重力G和豎直向上的浮力F。而物體的運動狀态取決于受力情況,物體的浮沉就取決于它所受的浮力與重力的關系。
1、當F>G時,合力方向豎直向上,物體上浮,最後漂浮在液體表面
當F=G時,合力為零,物體懸浮,可懸浮在液體中任意深度
當F<G時,合力方向豎直向下,物體下沉,最後沉底
2.對于實心的物體(空心物體在大型考試中出現得比較少)
當ρ液>ρ物時, F浮>G, 物體上浮;最後漂浮在液體表面
當ρ液=ρ物時, F浮=G, 物體懸浮;可懸浮在液體中任意深度
當ρ液<ρ物時,F浮<G, 物體下沉。最後沉底
3.物體上浮、下沉是運動過程,此過程中受非平衡力作用。沉底、漂浮、懸浮都是狀态。
漂浮和懸浮的共同特點:浮力等于重力(F浮=G)。在平衡力作用下靜止不動(合力為零)
漂浮和懸浮的不同點:排開液體的體積不同,漂浮時物體的體積大于排開液體的體積;懸浮時,物體的體積等于排開液體的體積。
4.物體浮沉各種狀态比較表(表格内容是本節核心,必須全部理解并分析)
要點二、物體浮沉條件的應用
從浮力利用的角度看,采用“空心”的辦法可以增加可利用的浮力。即使現代化的輪船,也采用的是這種古老的辦法。
1.輪船 ①輪船浮于水面,它們受到的浮力等于船的總重。(漂浮) ②輪船的大小通常用排水量來表示,排水量是指輪船滿載時排開的水的質量,根據漂浮條件知,排水量=船自身的質量+滿載時貨物的質量。
2.潛水艇 潛水艇是靠改變自身的重力來實現浮沉的,潛水艇為了實現升降,必須使浮力大小不等于重力,潛水艇在水下時,由于艇殼不能任意改變,因此浮力是不變的(V排不變),要想控制上浮、下沉就隻有改變自重,潛水艇兩側都有水艙,與高壓氣艙相連,高壓氣體能将水從水艙内排出,減小潛水艇重力,當其小于浮力時潛水艇就上浮;當浮力大小等于重力,潛水艇可在水中任一位置保持靜止,即懸浮;關閉高壓氣艙使進水口打開,在水壓作用下水艙進水,自重增大到大于浮力時,潛水艇開始下沉。
浮沉條件及其應用,你都理解了嗎?
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