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第十章 流体的力现象
10.4 沉与浮
问苍茫大地，谁主沉浮？
1
知识点
物体的沉浮条件
F浮
G
悬浮：F浮 = G
（静止状态）
F浮
G
F浮
G
上浮： F浮＞G
漂浮：F浮 = G
F浮
G
下沉:F浮＜G
沉底：F浮+FN=G
FN
1
知识点
物体的沉浮条件
静止
悬浮
G物=F浮
G蛋
F浮
1
知识点
物体的沉浮条件
G物= ρ物 V物g
F浮= ρ液 V排g
V物= V排
ρ液 = ρ物
1
知识点
物体的沉浮条件
v
静止
上浮
漂浮
G物G物=F浮
G蛋
G蛋
F浮
F浮
v
下沉
G物>F浮
G蛋
F浮
ρ液＞ ρ物
ρ液＜ ρ物
1
知识点
物体的沉浮条件
状态 上浮 漂浮 悬浮 下沉 沉底
力学特征
运动状态 向上加速（非平衡状态） 静止 静止 向下加速（非平衡状态） 静止
密度关系 运动后的最终状态 漂浮（静止） 沉底（静止） 图像
1
知识点
物体的沉浮条件
例. 有质量为30kg、体积为8×10-3m3的物体不慎掉入水中，一名潜水员下水打捞它。请用两种方法来判断物体的沉浮。（取g=10N/kg）
判断沉与浮的两种方法
（1）方法一：比较物体所受的浮力和重力；
（2）方法二：比较物体物体密度和液体的密度；
1
知识点
物体的沉浮条件
物体漂浮的相关计算
例. 有一个圆柱形容器内装有适量的水，如图所示。把一个质量为4kg的正方体物块A放入水中，当物块A静止时有一半浸入水中，已知水的密度为1.0×103kg/m3，求：
（1）物块受到的浮力；
（2）物块的密度；
（1）物块漂浮，根据漂浮条件，物块受到的浮力
=G=mg=4kg×10N/kg=40N
1
知识点
物体的沉浮条件
物体漂浮的相关计算
例. 有一个圆柱形容器内装有适量的水，如图所示。把一个质量为4kg的正方体物块A放入水中，当物块A静止时有一半浸入水中，已知水的密度为1.0×103kg/m3，求：
（1）物块受到的浮力；
（2）物块的密度；
（2）
因为物块一半浸入水中，所以=2=
===
牛刀小试
2. 浸没在水中的空心铝球重4.9N，体积0.7×10-3m3，则它受到的浮力是_____N，它在水中将_____（选填“上浮”、“下沉”、“悬浮”）。（g取10N/kg）
1. 一个重0.6N的鸡蛋放盐水中，排开盐水的重力是0.5N，则鸡蛋所受的浮力为____N，鸡蛋在盐水中处于_____（选填“漂浮”、“悬浮”、“沉底”）状态，鸡蛋与盐水的密度关系为ρ鸡蛋____ρ盐水（选填“＞”“＜”或“=”）。
0.5
沉底
＞
7
上浮
牛刀小试
3. 如图所示，小芳用手将重1.5N，体积为1.6×10-4m3的苹果逐渐压入水中，直到苹果刚好浸没，此过程中水对容器底部的压强将_____（填“增大”“减小”或“不变”），松手后苹果将____（填“上浮”“悬浮”或“下沉”），最后静止时，苹果受到的浮力大小为______N。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
增大
上浮
1.5
牛刀小试
4. 如图所示，将重为6N的木块放入烧杯中，静止时木块所受浮力的大小为_____N，若向水加入适量的盐，木块静止时，所受浮力______，木块排开水的体积_______。（后两空选填“变大”、“变小”或“不变”）
6
不变
变小
牛刀小试
5. 甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材料不同的球，把它们投入水中静止后情况如图所示，它们中受到浮力大小关系是：__________________________，甲、乙、丙、丁密度关系是________________________________。
＜==
＜
牛刀小试
6. 两只完全一样的大烧杯分别装有相同质量的水和浓盐水，将两个质量完全相同的苹果分别放入其中，静止时苹果的状态如图所示。则两苹果排开液体的体积V甲____V乙，两苹果所受的浮力F甲____F乙，水和浓盐水对杯底的压强p甲____p乙。（以上三空选填“＞”“＜”或“=”）
＞
=
＜
牛刀小试
7.水平面上有两个相同的杯子，分别装不同的液体，将同一个小球A分别浸没在两杯液体中，松手后小球A在甲杯中上浮，在乙杯中下沉，静止时，如图所示，此时两杯中液面相平，则小球受到的浮力F甲____F乙，两杯底受到液体的压强p甲____p乙。（选填“＞”、“=”或“＜”）
＞
＞
牛刀小试
8. 将两个质量相同的橡皮泥做成实心球形和碗形，分别放入相同的甲、乙两杯水中，静止时如图所示，橡皮泥的密度____（选填“大于”“小于”或“等于”）水的密度，甲杯中橡皮泥所受的浮力_____（选填“大于”“小于”或“等于”）乙杯中橡皮泥所受的浮力，_____杯中水面升高得多。
大于
小于
乙
牛刀小试
9. 如图所示，质量相等的甲、乙两球分别悬浮、漂浮在水中。如果再向水中加入少量的食盐，待两球静止后，下列关于甲、乙两球的说法正确的是（　　）
A．甲球受到的浮力变大
B．乙球浸在水中的体积减小
C．甲球受到的浮力大于重力
D．乙球受到的浮力大于重力
B
牛刀小试
10. 吃过中饭后，小文做了一个小实验，如图所示：将水平桌面上的甲、乙两只相同的塑料杯中分别装满水，然后把两个质量相同的小球分别放入两杯中，两小球静止时如图所示，则（　　）
A．甲杯中溢出水的体积小 B．乙杯中小球所受浮力大
C．甲杯中小球的密度大 D．两杯对桌面的压强一样大
D
牛刀小试
11. 如图所示，置于水平桌面上的一个上宽下窄、底面积为0.02m2的薄壁容器内装有4kg的液体，将一个质量为0.6kg、体积为8×10-4m3的物体放入容器内，物体漂浮在液面时有一半的体积浸在液体中，此时容器内液体的深度为0.1m（g=10N/kg）。求：
（1）物体受到的浮力；
（2）容器内液体的密度；
（3）容器内液体对容器底部的压强。
（1）物块漂浮，根据漂浮条件，物块受到的浮力
=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N
牛刀小试
11. 如图所示，置于水平桌面上的一个上宽下窄、底面积为0.02m2的薄壁容器内装有4kg的液体，将一个质量为0.6kg、体积为8×10-4m3的物体放入容器内，物体漂浮在液面时有一半的体积浸在液体中，此时容器内液体的深度为0.1m（g=10N/kg）。求：
（1）物体受到的浮力；
（2）容器内液体的密度；
（3）容器内液体对容器底部的压强。
（2）物体一半体积浸在液体中，
所以=V==
牛刀小试
11. 如图所示，置于水平桌面上的一个上宽下窄、底面积为0.02m2的薄壁容器内装有4kg的液体，将一个质量为0.6kg、体积为8×10-4m3的物体放入容器内，物体漂浮在液面时有一半的体积浸在液体中，此时容器内液体的深度为0.1m（g=10N/kg）。求：
（1）物体受到的浮力；
（2）容器内液体的密度；
（3）容器内液体对容器底部的压强。
（3）根据P=gh，P=
=1500Pa
牛刀小试
12. 如图所示。一个容器内装有水，水面上漂浮着一块冰。放于室温下，在冰熔化过程中。水面的高度是（　　）
A．变大 B．不变
C．变小 D．条件不足，无法判断
B
牛刀小试
13. 如图所示，一块冰漂浮在密度为0.95g/cm3的液面上，当冰熔化时，液面高度会（　　）
A．上升 B．下降
C．不变 D．条件不足，无法确定
B
2
知识点
控制沉与浮
如何控制鸡蛋的沉与浮的？
通过改变ρ液来改变F浮
2
知识点
控制沉与浮
密度计
2
知识点
控制沉与浮
密度计
工作原理：物体漂浮时F浮=G物
浸入越深，液体密度越小
同一密度计G不变，F浮不变
V排1>V排2
1<ρ2
密度计刻度值分布：上小下大
牛刀小试
例1. 将一只密度计先后放入甲、乙两容器中，如图，两容器中液体密度分别为ρ甲、ρ乙，则密度计在两液体中受到的浮力F1_____F2，两液体的密度ρ甲_____ρ乙（选填“＞”“=”和“＜”）。
=
＜
牛刀小试
例2. 测量液体密度的仪器叫做密度计。将其插入被测液体中，待静止后直接读取液面处的刻度值（图甲）。图乙和图丙是自制的简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的。将同一支自制密度计先后放入盛有不同液体的两个烧杯中，下列说法正确的是
（　　）
A．密度计越靠近下方的刻度，其相应的密度数值越小
B．密度计在乙杯中受到的浮力大于丙杯中受到的浮力
C．放入密度计后，乙、丙两杯中的液体对容器底的压强相等
D．放入密度计后，乙、丙两杯中的液体对容器底的压力变化量相等
D
2
知识点
控制沉与浮
船、舰
2
知识点
控制沉与浮
工作原理：做成空心，增大排开水的体积，增大浮力。
船、舰
舰艇都是钢铁做成的，为什么可以漂浮在水面上？
将钢铁做制成空心的轮船，增大排开水的体积，使轮船漂浮在水面上。
牛刀小试
例1. 中国第三艘航空母舰福建舰是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，满载排水量8万余吨。当航母在平静的水面航行时，它所受的浮力_____它的总重力（选填“＜”或“=”或“＞”）。当航空母舰上舰载飞机起飞后，它排开水的体积______（选填“增大”或“减小”或“不变”）。
例2. 许多轮船都有排水量的标记，“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4800t,此时舰船所受的浮力是__________。轮船从长江开往海洋，考虑海水比江水密度大，轮船受到的浮力将_____，轮船吃水深度将______。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）
=
减小
4.8×N
不变
变小
牛刀小试
例3. 小黑子在家中洗碗时，他发现空碗可以漂浮在水面上，如图所示，此时碗受到的浮力_______（选填“大于”、“小于”或“等于”）它自身的重力；当碗中有一定量的水时，碗会沉入水底，则沉底时碗受到的浮力_______（选填“大于”、“小于”或“等于”）它漂浮时受到的浮力。
等于
小于
2
知识点
控制沉与浮
潜水艇
2
知识点
控制沉与浮
潜水艇
自制潜艇模型
排水
吸水
工作原理：做通过改变自身重力实现上浮和下潜。
2
知识点
控制沉与浮
自制“浮沉子”
牛刀小试
例1. 如图所示是我国的战略096型核潜艇（核动力潜水艇），它是坚不可摧的“水下盾牌”，是真正意义上的大国重器。关于核潜艇，下列说法正确的是（　　）
A．上浮过程中，受到的浮力逐渐变大
B．浸没水中后继续下潜，所受浮力不变
C．下潜过程中，水对潜艇底部的压强不变
D．核潜艇悬浮与漂浮时，受到的浮力相等
B
牛刀小试
例2. 中国海军的核潜艇作为国家威慑力量的象征，对维护国家海洋安全发挥了重要作用。如图所示是我国某型号核潜艇在海中悬浮、上浮、漂浮的训练过程（核潜艇的浮沉原理与普通潜水艇相同）。下列说法中正确的是（　　）
A．核潜艇通过改变排开海水的体积实现上浮和下沉
B．漂浮时核潜艇底部受到的海水压强最大
C．核潜艇悬浮时相对于漂浮时所受的浮力更大
D．上浮过程中，核潜艇排开海水的重力不断减小
C
牛刀小试
例3.物理实践活动中，小明自制了一个体积为50cm3的潜艇模型，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．潜艇模型悬浮在水中时受到的浮力为5N
B．潜艇模型是通过改变所受的浮力实现浮沉的
C．将注射器向左推，图中悬浮的潜艇模型上浮
D．潜艇模型在水面下下潜的过程中受到的浮力增大
C
2
知识点
控制沉与浮
热气球
工作原理：靠空气浮力上升。
气囊内的气体密度小于周围空气密度：ρ内<ρ外
2
知识点
控制沉与浮
热气球
工作原理：靠空气浮力上升。
气囊内的气体密度小于周围空气密度：ρ内<ρ外
气象气球
飞艇
氢气球
牛刀小试
例1. 2020年7月26日，第二届中国 张掖七彩丹霞（国际）热气球节开幕，100具热气球将进行4个场次的集中飞行表演和20个场次的常态化飞行表演。如图所示的某型号热气球，其下方开口处燃烧液化气，随着热气球内部气体温度升高，热气球开始离地，徐徐升空，升空时热气球内的气体密度_____空气密度，热气球所受浮力_____重力（以上两空填“大于”、“小于”或“等于”）。体积为620m3的热气球悬浮在空中时，热气球(包括热气球内气体)和乘客的总重是_______N。（假设空气密度保持1.3kg/m3不变，g=10N/kg）
小于
大于
8060
牛刀小试
例2. 阅读短文，回答文后问题。
热气球如图所示，热气球是一种由球囊、吊篮和燃烧器三部分构成的飞行器，升空时，燃烧器加热球囊内的空气，使其密度变小，到一定温度时，气球受到的空气浮力就能使气球带着吊篮一起升空，在空中，控制燃烧器的加热速度，可以调整气囊中空气的温度，从而控制气球的升降。
（1）下列物体中，升空原理和热气球相同的是( )
A.孔明灯 B.火箭 C.飞机 D.风筝
（2）海拔高度越高空气密度越小，若热气球的体积变化忽略不计，则热气球上升过程中所受浮力________（填“变大”“变小”或“不变”）
（3）热气球的球囊、燃烧器、吊篮及携带人员、物品的总质量为m,气球的体积为V，外界空气密度为ρ1.当热气球正好缓慢匀速上升时，忽略风力和空气阻力，
此时一球内热空气的密度ρ2=_____________（用题中所给物理量表示）。
A
变小
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