探究物体的浮沉条件

实验目标

通过物体的浮沉现象,探究物体的浮沉条件。

实验仪器

圆柱形水槽、水、带盖的小塑料瓶、小石块。

过程与方法

实验方案

图19-1

力是改变物体运动状态的原因。将不同的物体(装不同的物体的小塑料瓶)浸没在水中,观察它们在水中的运动状态,并分析物体在水中的受力情况,找出物体的浮沉条件来。如图19-1所示。

实验过程

1.把旋紧盖子的空小塑料瓶浸没于水中后,再松开手,观察小瓶的运动情况,并对此时小瓶的受力情况进行分析。

2.把装满小石块的小瓶浸没于水中后,再松开手,观察小瓶的运动情况,并对此时小瓶的受力情况进行分析。

3.设法使小瓶在水中既不上浮,也不下沉,即在水中静止——悬浮,并对此时小瓶的受力情况进行分析。

分析与结论

1.浸没在液体中的物体,其浮沉取决于它受到的和的大小关系。

2.当物体受到的浮力重力时,物体就上浮,最后漂浮在液面,此时物体受到的浮力重力;当物体受到的浮力重力时,物体下沉,最后沉底;当物体悬浮时,物体受到的浮力重力。

反思与评价

1.悬浮与漂浮的比较。

2.木块压入水中后,放开手就会上浮,最后漂浮在水面上,木块受到的浮力一直大于它的重力吗?

3.根据密度的大小关系来判断物体的浮沉。

延伸与拓展

1.同一支密度计漂浮在不同液体的液面上,浸入的深度不一样,它受到的浮力一样吗?为什么?

2.物体的浮沉条件在生活中有哪些应用?

自我测验

1.俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中可以漂浮,李子投入水中会下沉。西瓜的密度_______(选填“大于”“小于”或“等于”)李子的密度。

2.一艘轮船从东海驶入长江后,它所受到的浮力将_______,轮船排开水的体积将_______。(均选填“变大”“变小”或者“不变”)

3.某航空母舰的排水量为6.7×104t,其满载并静止在海面上时受到的浮力是N,排开海水的体积约为_______m3(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)。舰载机在该航空母舰上起飞时相对于_______,它是运动的,当它飞离航空母舰时,航空母舰受到的浮力将_______(选填“变大”“不变”或“变小”)。

4.资料显示:牛奶中掺水量越多,牛奶密度越小。小丽想通过测定密度来比较两种牛奶品质的优劣,她自制了一个可测液体密度的“浮标”——在竹筷子下面缠绕一些铁丝,如图192(a)所示。

(1)分别将“浮标”浸入A、B两牛奶中,待静止后,筷子上与液面相平的位置分别标记为A和B,如图192(b)所示。比较标线A和B的上下位置,可知A、B牛奶的密度为ρA _______(选填“大于”“等于”或“小于”)ρB,由此可知A、B牛奶品质的优劣。

(2)在实际测量过程中,发现“浮标”杆上的两条标记线靠得很近,为了更易区分,请你提出一条改进“浮标”的建议:_______。

图19-2

5.下列说法中正确的是( )。

A.上浮的物体才会受到浮力,下沉的物体不会受到浮力

B.浸没在同一液体中的物体,密度大的受到的浮力一定小

C.同一物体在液体中浸没得越深,它受到的浮力就越大

D.物体处于漂浮或悬浮两种状态时,受到的浮力与它的重力相等

6.如图19-3(a)所示,烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮。经研究发现,水的密度随温度的变化如图19-3(b)所示。现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中,假设小球的体积始终不变,关于小球的浮沉情况判断正确的是( )。

图19-3

A.先下沉然后上浮 B.浮力变小,一直下沉

C.先上浮然后下沉D.浮力变大,一直上浮

图19-4

7.如图19-4所示,一支未点燃的蜡烛的下端插入一根小铁钉,使蜡烛能直立漂浮在水面上,露出长度为l,当把蜡烛在水面以上的部分截掉后,剩余部分( )。

A.还会重新露出水面

B.不会重新露出水面

C.以上两种可能都有

D.无法判断是否会重新露出水面

8.一个均匀圆柱体悬浮在液体中,如果把圆柱体截为大小不等的两部分,再放入该液体中,则( )。

A.两部分都上浮

B.两部分都悬浮

C.体积大的上浮,体积小的下沉

D.体积小的上浮,体积大的下沉

9.将一小石块和大木块抛入一杯水中,结果发现木块浮在水面上,而石块却沉入水中。就此现象,下列分析正确的是( )。

A.木块受到浮力,石块不受浮力

B.石块沉入水中,所受浮力小于自身的重力

C.木块受到的浮力一定大于石块所受的浮力

D.木块浮在水面上,所受浮力大于自身的重力

10.如图195所示,某课外兴趣小组在研究马铃薯在水中的浮沉情况时,通过往水中加盐,终于使马铃薯浮在水面上。由于时间关系,当时并没有及时收拾实验器材,几天后他们来收拾时,惊奇地发现原来浮在水面的马铃薯又都沉在容器底部,他们决定对这一现象进行研究。对此现象,他们提出了以下几种猜想:

图19-5

猜想一:可能由于水的蒸发,盐水的密度变大,导致马铃薯下沉。

猜想二:可能是马铃薯在盐水中浸泡几天质量变大,导致马铃薯下沉。

猜想三:可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后体积变小,导致马铃薯下沉。

(1)经过一番讨论,他们马上否定了猜想一,你认为他们否定的理由是:_______

_______________________________________________________________。

接着他们就猜想二和猜想三进行了如下的实验操作:

①取三块马铃薯,编上A、B、C号,分别测出其质量和体积;②配制一大杯盐水;③将这三块马铃薯放在盐水中,使其漂浮,几天后发现马铃薯都沉在容器底部,将其捞出、擦干,分别测出其质量和体积。

实验数据记录如下表:

(2)请分析上述实验数据后回答:猜想二_______是(选填“正确”或“错误”)的。

你认为导致马铃薯下沉的原因是:____________________________

________________________________________________________ ________________________________________________________。

答案与点拨

分析与结论

1.重力 浮力 2.大于 等于 小于 等于

反思与评价

1.相似之处:物体都处于平衡状态,各自受到的重力和浮力为一对平衡力。不同之处:(1)在液体中的位置不同,悬浮是物体可以静止在液体内部的任何地方,漂浮则是物体静止在液体表面上。(2)悬浮时,物体排开液体的体积等于物体的体积,漂浮时,物体排开液体的体积小于物体的体积。 2.当放开手后,木块受到的浮力大于重力,在两者的共同作用下,木块上浮,随着木块不断上升,最终木块有一部分体积露出水面,木块受到的浮力逐渐减小,直到浮力等于重力,木块处于平衡状态,静止在水面上。3.在实心物体浸没在液体中的前提下,若物体的密度小于液体的密度,则物体上浮;若物体的密度等于液体的密度,则物体悬浮;若物体的密度大于液体的密度,则物体下沉。

延伸与拓展

1.一样大。因为密度计漂浮在液面上是处于平衡状态,则浮力和重力是一对平衡力,即浮力始终等于密度计的重力,而同一支密度计的重力不变,所以密度计受到的浮力一样大。 2.密度计、轮船、盐水选种、潜水艇、飞艇和热气球等。

自我测验

1.小于 2.不变 变大 3.6.7×108 6.5×104 航空母舰 变小 4.(1)小于(2)“浮标”的杆做得更细些 5.D 6.C 7.A 8.B 9.B 10.(1)盐水密度增大,马铃薯会上浮而不会下沉,与现象不符 (2)错误 马铃薯的密度增大,大于盐水的密度,导致马铃薯下沉