三、浮沉条件的应用
1. 探究鸡蛋在盐水中的浮与沉。
实验器材:玻璃杯、食盐、水、鲜鸡蛋。
实验过程:
(1)配制一杯浓盐水(往水中加食盐并搅拌,放置几分钟,再加食盐并搅拌……直到食盐不再溶解)。
(2)把一个鸡蛋轻轻放入浓盐水中,观察鸡蛋在盐水中的位置。
(3)向浓盐水中缓缓倒入水并轻轻搅拌,观察鸡蛋露出水面的体积变化。尝试能否让鸡蛋全部浸入水中,并可停留在水中的任何深度。
(4)继续倒入水,能否让鸡蛋沉入水底?
实验分析和讨论:你能尝试解释观察到的现象吗?
2. 阅读教科书第 90 页“读一读”的内容,然后思考、讨论下列问题。
潜艇采用什么方法实现下潜、悬浮或上浮?试根据浮沉条件分析其原因。
3. 实际生活中还有哪些应用浮沉条件的实例?
答案:1. 实验分析和讨论
(1) 浓盐水密度较大,鸡蛋所受浮力 $ F_{浮} = \rho_{盐水}gV_{排} $ 大于鸡蛋重力 $ G $,鸡蛋上浮,最终漂浮(部分体积露出水面)。
(2) 加水后盐水密度减小,浮力减小,鸡蛋露出水面体积变小;当盐水密度等于鸡蛋密度时,$ F_{浮} = G $,鸡蛋悬浮(可停留在水中任何深度)。
(3) 继续加水,盐水密度进一步减小,$ F_{浮} < G $,鸡蛋下沉至水底。
2. 潜艇浮沉原理
潜艇通过改变自身重力实现浮沉。压载水舱充水时,潜艇总重力增大,当 $ G > F_{浮} $ 时下潜;排水时总重力减小,当 $ G < F_{浮} $ 时上浮;当 $ G = F_{浮} $ 时悬浮。
3. 生活中应用实例
轮船(漂浮)、热气球(热空气密度小,浮力大于重力上浮)、密度计(利用漂浮条件测液体密度)。
1. 当浸没在液体中的物体受到的浮力 $ F_{\mathrm{浮}} $ 等于物体所受的重力 $ G $ 时,物体呈
悬浮
状态。一艘轮船在河中航行,所受浮力和重力
相等
;该轮船若航行到大海中,则所受浮力和重力
相等
。
答案:1. 悬浮 相等 相等
2. 一个重为 20 N 的物块浸没在水中时受到的浮力为 25 N,释放后它将
上浮
(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”)。当物块刚要露出水面时,所受浮力
大于
(选填“大于”“小于”或“等于”)20 N。当物块漂浮在水面时,所受浮力为
20
N。
答案:2. 上浮 大于 20