第十章 物体的浮与沉
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三、物体的浮沉条件及应用
1.浸在液体中物体的浮沉条件
(1)物体上浮、下沉是运动过程,此时物体受非平衡力作用。
下沉的结果是沉到液体底部,上浮的
结果是浮出液面,最后漂浮在液面。
(2)漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力。
但漂浮是物体在液面的平衡状态,物体的一部分浸入
(3)液体中。
悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态,整个物体浸没在液体中。
2.应用
(1)轮船
①原理: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,从而来增大它所受的浮
力,故轮船能漂浮在水面上。
②排水量:轮船满载时排开的水的质量。
m
排=m
船
+m
满载时的货物
(2)潜水艇
原理:潜水艇体积一定,靠水舱充水或排水来改变自身重力,使重力小于、大于或等于浮力来实现
上浮、下潜或悬浮的。
(3)气球和气艇
原理:气球和飞艇体内充有密度小于空气的气体(氢气、氨气、热空气),
通过改变气囊里的气体质量来改变自身体积,从而改变所受浮力大小。
3.浮力大小的计算方法:①称量法:F
浮=G-F
拉
;②压力差法:F
浮
=F
向上
-F
向下
;
③阿基米德原理法:F
浮=G
排
=m
排
g=ρ
液
gV
排
;④平衡法:F
浮
=G
物
(悬
浮或漂浮)。
《物体的浮与沉》知识清单一、物体的浮沉条件物体在液体中的浮沉状态取决于物体所受重力和浮力的大小关系。
当浮力大于重力时,物体上浮。
当浮力等于重力时,物体悬浮在液体中,可以停留在液体中的任意位置。
当浮力小于重力时,物体下沉。
浮力的大小可以通过阿基米德原理来计算,即浮力等于排开液体的重力。
排开液体的重力等于液体的密度乘以排开液体的体积乘以重力加速度。
而物体所受重力等于物体的质量乘以重力加速度。
例如,一个铁块放入水中,因为铁块的密度大于水的密度,所以它排开的水的重力小于铁块自身的重力,铁块就会下沉。
而一块木头放入水中,木头的密度小于水的密度,它排开的水的重力大于木头自身的重力,木头就会上浮。
二、影响物体浮沉的因素1、物体的密度物体的密度是决定其浮沉的关键因素之一。
当物体的密度大于液体的密度时,物体在该液体中会下沉;当物体的密度小于液体的密度时,物体在该液体中会上浮;当物体的密度等于液体的密度时,物体在液体中会悬浮。
比如,铁的密度约为 79×10³千克/立方米,水的密度约为 10×10³千克/立方米,所以铁在水中会下沉。
而油的密度通常小于水的密度,所以油会浮在水面上。
2、液体的密度液体的密度变化也会影响物体的浮沉。
同一种物体,在密度不同的液体中,浮沉状态可能不同。
例如,鸡蛋在清水中会下沉,但在盐水中可能会浮起来。
这是因为往水中加盐增加了水的密度,使得浮力增大。
3、物体的形状物体的形状会影响其排开液体的体积,从而影响浮力的大小。
相同体积的物体,如果形状不同,其在液体中受到的浮力可能不同。
比如,一个实心的铁球和一个空心的铁球,在质量相同的情况下,空心铁球的体积更大,能排开更多的液体,受到的浮力也更大。
三、浮力的应用1、轮船轮船是利用空心的方法来增大可利用的浮力。
轮船的排水量指的是轮船满载时排开水的质量。
根据阿基米德原理,轮船受到的浮力等于排开水的重力,所以排水量越大,轮船能够承载的货物就越多。