一、认识物体的浮沉
猜一猜:把一些物品,如橡皮泥、苹果、硬币、泡沫塑料、蜡块、小玻璃瓶、钉子、螺母等,浸没在水中,松手后它们将如何运动?
上浮的物体有
;
下沉的物体有
。
做一做:通过动手探究得出结论。
上浮的物体有
;
下沉的物体有
。
填一填:浸在液体中的物体,有多种不同的浮沉状态。例如,石块在水中会
,最终
;用手把木块全部按入水中,放手后木块会
,上浮的木块最终会静止在水面,处于
状态;鸡蛋可以静止在一定浓度的盐水内部任何深度,这种状态叫作
。
议一议:漂浮与悬浮有什么区别?漂浮与上浮又有什么区别?
答案:橡皮泥、苹果、泡沫塑料、蜡块
硬币、小玻璃瓶、钉子、螺母
苹果、泡沫塑料、蜡块
硬币、小玻璃瓶、钉子、螺母、橡皮泥
下沉
沉在水底
上浮
漂浮
悬浮
漂浮是一种静止的状态;上浮是物体在液体中向上运动的过程,最终可能达到漂浮状态
解析:
【分析】
首先,猜一猜环节可依据生活经验初步判断物体的浮沉趋势,通常认为质地较轻、密度看似小于水的物体可能上浮,质地较重、密度看似大于水的物体可能下沉,但部分物体(如橡皮泥)的猜测结果会与实际实验不符。做一做环节需要通过动手实验验证猜想,修正错误判断。填一填环节需结合实验观察到的现象和浮沉状态的定义来填写,明确下沉、上浮、漂浮、悬浮的不同表现。议一议环节要从物体的运动状态和所处位置区分不同浮沉状态:漂浮与悬浮的核心区别是所处位置(液面或液体内部),漂浮与上浮的区别是运动状态(静止或运动过程)。
【解析】
1. 猜一猜:根据生活经验推测,上浮的物体为看起来密度较小的橡皮泥、苹果、泡沫塑料、蜡块;下沉的物体为看起来密度较大的硬币、小玻璃瓶、钉子、螺母。
2. 做一做:实际动手实验后发现,橡皮泥捏成团浸没在水中会下沉,因此实际上浮的物体是苹果、泡沫塑料、蜡块;下沉的物体是硬币、小玻璃瓶、钉子、螺母、橡皮泥。
3. 填一填:根据实验现象和浮沉状态定义:石块密度大于水,在水中会下沉,最终沉在水底;木块密度小于水,按入水中放手后会上浮,最终静止在水面,处于漂浮状态;鸡蛋在盐水中静止在内部任何深度,这种状态是悬浮。
4. 议一议:漂浮与悬浮的区别:漂浮是物体静止在液体表面,有部分体积露出液面;悬浮是物体静止在液体内部任意深度,完全浸没在液体中。漂浮与上浮的区别:漂浮是一种静止的稳定状态;上浮是物体在液体中向上运动的过程,最终可能达到漂浮状态。
【答案】
猜一猜:上浮的物体有 橡皮泥、苹果、泡沫塑料、蜡块;下沉的物体有 硬币、小玻璃瓶、钉子、螺母。
做一做:上浮的物体有 苹果、泡沫塑料、蜡块;下沉的物体有 硬币、小玻璃瓶、钉子、螺母、橡皮泥。
填一填:下沉;沉在水底;上浮;漂浮;悬浮。
议一议:漂浮与悬浮的区别:漂浮是物体静止在液体表面,悬浮是物体静止在液体内部任何深度;漂浮与上浮的区别:漂浮是一种静止的状态,上浮是物体在液体中向上运动的过程,最终可能达到漂浮状态。
【知识点】
物体的浮沉状态;漂浮与悬浮的区分;上浮的特点
【点评】
本题通过猜想、实验、总结、辨析的完整探究过程,引导学生认识物体的浮沉现象,帮助学生区分下沉、上浮、漂浮、悬浮等不同浮沉状态,理解各状态的本质差异,培养实验探究能力和概念辨析能力,是力学中浮沉知识的基础入门题。
【难度系数】
0.8
二、探究物体的浮沉条件
1. 实验器材。
盛有水的大烧杯、带盖子的小玻璃瓶。
2. 探究步骤。
(1)将拧紧盖子的空玻璃瓶浸没于水中后放手,观察玻璃瓶的运动情况。
(2)在玻璃瓶中盛满水并拧紧瓶盖将其浸没于水中后放手,观察玻璃瓶的运动情况。
(3)在玻璃瓶中盛适量的水,尝试使它能悬浮在水中。
3. 议一议。
(1)放手后,浸没在水中的玻璃瓶受到哪些力的作用?各个力的方向如何?
(2)空玻璃瓶在水中上浮过程中,受到的重力与浮力是怎样的关系?
(3)玻璃瓶下沉时,受到的总重力与浮力又是怎样的关系?
(4)空玻璃瓶漂浮在水面上静止不动时,受到的浮力和重力是怎样的关系?原因是什么?
(5)玻璃瓶能悬浮在水中吗?如能悬浮,此时受到的力有哪些?其相互关系如何?
4. 归纳物体的浮沉条件。
答案:重力:竖直向下
浮力:竖直向上
浮力大于重力
重力大于浮力
浮力等于重力
重力,浮力,两者大小相等,方向相反
重力大于浮力时,物体下沉;
重力等于浮力时,物体漂浮;
重力小于浮力时,物体上浮。
解析:
【分析】
我们可以从受力分析和物体运动状态的关系入手解题:首先,浸没在液体中的物体必然受到重力和浮力;然后根据物体的运动状态判断力的大小关系——物体上浮时合力向上,说明浮力大于重力;下沉时合力向下,说明重力大于浮力;漂浮或悬浮时物体处于平衡状态,合力为零,所以浮力等于重力。最后结合这些情况归纳出物体的浮沉条件。
【解析】
议一议解答:
(1) 放手后,浸没在水中的玻璃瓶受到重力和浮力的作用;重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上。
(2) 空玻璃瓶在水中上浮过程中,物体向上运动,合力方向向上,因此浮力大于重力。
(3) 玻璃瓶下沉时,物体向下运动,合力方向向下,因此总重力大于浮力。
(4) 空玻璃瓶漂浮在水面上静止不动时,浮力等于重力;原因是物体处于静止的平衡状态,受到的重力和浮力是一对平衡力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
(5) 玻璃瓶能悬浮在水中;此时受到重力和浮力,二者大小相等、方向相反,是一对平衡力,使物体保持静止状态。
归纳物体的浮沉条件:
当物体受到的重力大于浮力时,物体下沉;
当物体受到的重力等于浮力时,物体漂浮或悬浮;
当物体受到的重力小于浮力时,物体上浮。
【答案】
1. 浸没在水中的玻璃瓶受到重力和浮力;重力竖直向下,浮力竖直向上。
2. 空玻璃瓶上浮过程中,浮力大于重力。
3. 玻璃瓶下沉时,总重力大于浮力。
4. 空玻璃瓶漂浮静止时,浮力等于重力;原因是物体处于平衡状态,重力与浮力是平衡力,大小相等。
5. 能悬浮在水中;此时受到重力和浮力,二者大小相等、方向相反。
归纳:重力大于浮力时,物体下沉;重力等于浮力时,物体漂浮或悬浮;重力小于浮力时,物体上浮。
【知识点】
物体浮沉条件、二力平衡、受力分析
【点评】
本题通过实验探究的形式考查物体的浮沉条件,结合受力分析和二力平衡的知识,将实验现象与理论知识结合,帮助理解不同运动状态下重力与浮力的关系,是对浮沉条件的基础考查,有助于夯实力学基础。
【难度系数】
0.6