9.4.2浮沉条件的应用（课件）2025-2026学年八年级物理全册沪科版（2024）.pptx

幻灯片1：封面标题：9.4.2浮沉条件的应用副标题：从原理到生活中的技术实践学科：物理适用年级：八年级教材版本：人教版幻灯片2：学习目标结合具体实例，分析轮船、潜水艇、气球和飞艇如何利用浮沉条件工作。理解不同设备实现浮沉的核心原理（改变重力或浮力）。能运用浮沉条件解释更多生活和科技中的浮沉现象。认识物理原理在技术发明中的重要作用，培养科学应用意识。幻灯片3：引入-浮沉条件的技术价值回顾旧知：上节课我们学习了物体的浮沉条件——物体的浮沉由浮力与重力的大小关系（或物体与液体的密度关系）决定。这一原理不仅能解释自然现象，更被广泛应用于人类的技术创造中。展示图片：万吨轮船远航、潜水艇深海探测、热气球空中游览、飞艇广告宣传。提问：这些设备分别通过什么方式实现浮沉？它们的设计如何体现浮沉条件的应用？本节课我们将深入探究这些问题。幻灯片4：应用一-轮船核心问题：钢铁的密度远大于水的密度（\(\rho_铁=7.9×10^3kg/m^3\rho_水=1.0×10^3kg/m^3\)），为什么钢铁制成的轮船能漂浮在水面上？原理分析：轮船采用“空心”结构，将实心钢铁制成空心船体，增大了排开液体的体积（\(V_排\)）。根据阿基米德原理\(F_浮=\rho_液V_排g\)，\(V_排\)增大时，浮力显著增大。当浮力等于轮船总重力（\(F_浮=G_船+G_货\)）时，轮船漂浮在水面上，符合漂浮条件（\(\rho_物\rho_液\)，此处\(\rho_物\)为轮船平均密度）。关键参数：排水量：轮船满载时排开液体的质量（\(m_排\)）。根据阿基米德原理，\(m_排g=G_船+G_货\)，即排水量等于轮船满载时的总质量。示例：某轮船排水量为5000吨，表示其满载时排开水的质量为5000吨，能承载的总重力相当于5000吨水的重力。展示图片：轮船空心结构示意图、轮船排水量标识牌、不同载重时轮船吃水深度对比图。幻灯片5：轮船的载重与吃水深度吃水深度：轮船底部到水面的竖直距离，反映轮船排开液体体积的大小。关系分析：载重越大（\(G_货\)增大），轮船总重力增大，根据\(F_浮=G_总\)，浮力需同步增大，因此\(V_排\)增大，吃水深度增加。同一轮船在不同密度的液体中（如淡水和海水），载重相同时，液体密度越小，\(V_排\)越大，吃水深度越深（\(\rho_海水\rho_淡水\)，因此轮船在淡水中吃水更深）。安全警示：轮船航行时不能超过最大吃水深度，否则可能因浮力不足而沉没。展示图片：轮船吃水线示意图（标注淡水、海水、热带海域等不同情况的吃水线）。幻灯片6：应用二-潜水艇核心问题：潜水艇既能在水面漂浮，又能下潜到深海，它是如何实现浮沉状态转换的？原理分析：潜水艇的体积固定，因此完全浸没时\(V_排\)不变，浮力\(F_浮=\rho_水V_排g\)保持不变。潜水艇通过调整自身重力实现浮沉：艇两侧有水舱，当水舱充水时，总重力\(G_总\)增大；排水时，\(G_总\)减小。浮沉控制过程：上浮：水舱排水，\(G_总\)减小，当\(F_浮G_总\)时，潜水艇上浮，最终可漂浮在水面（漂浮时\(F_浮=G_总\)，部分体积露出水面）。悬浮：调整水舱水量，使\(F_浮=G_总\)，潜水艇可停留在任意深度。下沉：水舱充水，\(G_总\)增大，当\(F_浮G_总\)时，潜水艇下沉。展示图片：潜水艇水舱结构剖面图、潜水艇充水排水示意图、潜水艇不同浮沉状态对比图。幻灯片7：潜水艇的深海适应抗压设计：深海中液体压强随深度增大而增大，潜水艇外壳需采用高强度材料（如钛合金），以承受巨大的外部压强。浮力稳定性：即使在深海，潜水艇排开液体的体积不变，浮力大小恒定，只需精确控制自身重力即可维持悬浮或实现升降。实例：我国“奋斗者”号潜水器可下潜至万米深海，其浮沉控制正是基于潜水艇的基本原理，通过精细调整重力实现深海探测。展示图片：“奋斗者”号潜水器、潜水艇外壳抗压示意图。幻灯片8：应用三-气球和飞艇核心问题：气球和飞艇没有翅膀，为什么能升空并在空中停留？原理分析：气球和飞艇内充入密度小于空气的气体（如氦气、氢气，或热气球中加热的空气）。根据浮沉条件，当气球受到的浮力（\(F_浮=\rho_空气V_排g\)）大于自身总重力（\(G_总=G_壳+G_气\)）时，气球升空。升降控制：热气球：通过燃烧器加热气囊内空气，空气密度减小，浮力增大（\(V_排\)基本不变），当\(F_浮G_总\)时上升；停止加热，空气冷却密度增大，浮力减小，当\(F_浮G_总\)时下降。飞艇/氢气球：通过改变气囊体积调整浮力（体积增大，\(V_排\)增大，浮力增大），或释放部分气体减小体