资源简介

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280670019050第十五讲
第十五讲
208978546355浮沉条件
浮沉条件
-18034074930学习内容
学习内容
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2095501149351.知道物体浮沉条件；
2.知道浮力的利用；
3.了解轮船的漂浮原理、潜水艇的浮沉原理、气球飞艇的升降；
1.知道物体浮沉条件；
2.知道浮力的利用；
3.了解轮船的漂浮原理、潜水艇的浮沉原理、气球飞艇的升降；
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知识梳理
知识梳理
一.物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体受到竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮。而物体的运动状态取决于受力情况，物体的浮沉就取决于所受的浮力与重力的关系。在重力和浮力的作用下，若物体静止在液面上，有一部分露出液面，这种状态成为漂浮；若物体浸没在液体中，处于静止状态，则称为悬浮。
1.当F浮>G时，合力方向向上　 上浮
　 当F浮=G时，合力为零　　　 悬浮
　 当F浮2.对于实心的物体，由false，G=mg=ρ物gV物，浸没时V排=V物，所以当时，
F浮>G 物体上浮；当时， F浮=G， 物体悬浮；当，F浮3.物体上浮、下沉是运动过程，在此过程中受非平衡力作用，下沉的最终状态是沉到液体底部；上浮的
最终状态是浮出液面，最后漂浮在液面，漂浮和悬浮的共同特点都是浮力等于重力(F浮=G)。在平衡力作
用下静止不动，不同点是排开液体的体积不同，漂浮时物体的体积大于排开液体的体积V物＞V排；悬浮
时，物体的体积等于排开液体的体积V物=V排。
4.物体浮沉各种状态比较表
浮沉状况
物理现象
运动状态
条件
物液密度关系
V排与V物的关系
浮
上浮
在液体中向上运动
向上运动
F浮>G物
V排=V物
漂浮
浮在液面上
静止在液面上
F浮=G物
V排＜V物
悬
悬浮
停留在液体中任何深度的地方
静止在液体中
F浮=G物
V排=V物
沉
下沉
在液体中向下运动
向下运动
F浮＜G物
V排=V物
沉底
停留在容器底部
静止在容器底部
F浮+FN=G物
V排=V物
二.物体浮沉条件的应用
从浮力利用的角度看，采用“空心”的办法可以增加可利用的浮力。即使现代化的轮船，也采用的是这种古老的办法。
1.轮船
　　①轮船浮于水面，它们受到的浮力等于船的总重。
　　②轮船浮力的大小通常用排水量来表示，排水量是指轮船满载时排开的水的质量，根据漂浮条件知，
排水量＝船自身的质量＋满载时货物的质量。
2.潜水艇
　　 潜水艇是靠改变自身的重力来实现浮沉的，潜水艇为了实现升降，必须使浮力大小不等于重力，潜
水艇在水下时，由于艇壳不能任意改变，因此浮力是不变的，要想控制上浮、下沉就只有改变自重，潜
水艇两侧都有水舱，与高压气舱相连，高压气体能将水从水舱内排出，减小潜水艇重力，当其小于浮力
时潜水艇就上浮；当浮力大小等于重力，潜水艇可在水中任一位置保持静止，即悬浮；关闭高压气舱使
进水口打开，在水压作用下水舱进水，自重增大到大于浮力时，潜水艇开始下沉。
3.气球和飞艇
　　 气球和飞艇是漂浮在空中的，内部所充气体的密度必须小于空气的密度，一般充有氢气或氦气，充
气时体积增大，浮力增大，当浮力增大到大于其重力时，气球和飞艇就上升；反之，排出一部分氢气或
氦气时，气球和飞艇就下降，因此它们是通过改变体积来实现上升和下降的。
　　 热气球是通过加热的方式使气球内气体热膨胀，从而减小气体的密度，因此热气球只要停止加热，
气球体积就会缩小，浮力减小，降回地面。
4.密度计
　　 密度计是利用物体漂浮在液面的条件来工作的，用密度计测量液体的密度时，它受到的浮力总等于
它的重力，由于密度计制作好后它的重力就确定了，所以它在不同液体中漂浮时所受到的浮力都相同，
根据可知：待测液体的密度越大，则V排越小，密度计浸入液体中的体积越小，露出部分的
体积就越大；反之待测液体密度越小，则V排越大，密度计浸入液体中的体积越大，露出部分的体积就
越小，所以密度计上的刻度值是“上小下大”。
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例题讲解
例题讲解
1.把重5N、体积为0.4dm3的物体投入水中。若不计水的阻力、当物体静止时，下列说法中正确的是（g=10N/kg）（ ）
A．物体漂浮，F浮=5N　　　　　B．物体漂浮，F浮=4N
C．物体悬浮，F浮=5N　　　　　D．物体沉底，F浮=4N
【变式】一只鸡蛋沉没在杯中水底，添加下列哪种物质并搅拌，能使鸡蛋浮起来（　 ）
A．食盐　 B．水　 C．酒精　 D．食用油
2.如图所示，相同型号的甲、乙、丙三艘潜水艇，甲漂浮，受到的浮力为F甲；乙悬浮，受到的浮力为
F乙；丙沉入海底，受到的浮力为F丙.下列说法正确的是（　　）
473837017145A．漂浮和悬浮时，受到的浮力等于重力，F甲=F乙
B．乙悬浮时，浮力等于重力，丙沉入海底时浮力小于重力，F乙＞F丙
C．甲漂浮排开水的体积最小，丙沉入海底排开水的体积最大，F甲＜F乙＜F丙
D．甲漂浮时V排＜V物，乙和丙浸没时V排′=V物，F甲＜F乙=F丙
【变式】一艘远洋客轮从长江驶入东海时，它受到的浮力（　　）
变大 B．变小 C．不变 D．无法判断
【变式】用塑料瓶、透明胶带、螺母、麦管（或塑料管）、容器和水等，按图制作了一只潜水艇模型。为使潜水艇下沉，则必须从进排气管处 （“填吹气/吸气”）,潜水艇在下沉的过程中所受到水的压强 （填“减小/不变 /增大”），浮力 （填“减小/不变 /增大”）。
3.如图所示，某同学在一薄壁平底玻璃管中装入沙子，管口密封，制成一个“密度计”，用来测量液体密度。已知，试管和沙子总质量为40g，试管底面积为2.5cm2。当放入某未知密度的液体中静止时，“密度计”漂浮在液面上，浸入液体中的体积为50cm3。（提示：计算中取g=10N/kg）
494792066040（1）“密度计”受到的浮力是多大？
（2）这种液体的密度是多大？
（3）液体对“密度计”底面的压强是多大？
【变式】某人用一根绳子系住水中的一个物体，试图将这个物体打捞出水，若物体的密度为3×103kg/m3，体积为10dm3，g取10N/kg，
　　求：①要将物体提出水面，所用的绳子至少能承受多大的拉力。
　　　　②在从水中向上提升物体的过程中，绳子承受的最小拉力是多大？
47180505842004.佳佳冷饮店在顾客购买果汁饮料后会免费为其提供冰块，下图是一杯果汁饮料中放有冰块的示意图。已知该饮料的密度为0.98×103 kg/m3，冰块质量为20g，冰的密度为0.9×103 kg/m3，杯子内部底面积为50cm2，杯中饮料的深度为10cm。
求：（1）冰块所受的浮力；
（2）杯底所受的压力。
49129954629155．小明在研究物体的浮沉时，发现铁块放入水中下沉，塑料块浸没在水中后上浮．为进一步探究物体的
浮沉条件，他找来了下列器材：弹簧测力计、一杯水、细线、铁块A、塑料块B和塑料块C(B与A体积
相同，C与A质量相同)．
（1）他按图甲和乙进行了实验，测出铁块受到的浮力大小为______，并与重力比较，
由此得出了物体下沉的条件．
（2）实验时，他无意中发现增大铁块浸没在水中的深度，某一时刻测力计的示数会
突然变小，示数变小的原因是：______．
（3）为探究物体上浮的条件，他选择了合适的塑料块，利用现有器材在题中（1）实
验的基础上，增加一个实验步骤就完成了探究．
false选择的塑料块是______（B/C）．
false增加的步骤是______false用字母表示测得的物理量false．
false当满足______false用测得的物理量表示false条件时，物体上浮．
40055805346706．一个圆柱形杯身的杯子，装12cm高的水密封后（杯子厚度忽略不计）放在水平桌面上，如图甲所示。再将杯子分别倒置在盛有水和某种液体的容器中，静止后杯子内外液面高度差如图乙和图丙所示。
（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）图甲中杯底受到水的压强
（2）图丙中某种液体的密度
（3）如果杯子自身质量为80g，则杯内水的质量。

7．一个底面积为S的圆柱形容器盛有某种液体，初始时密度为ρ的实心金属球浸没在液体中且沉在容器底，此时容器内的液体深度为h，用一个细线将一物体A与金属球系在一起悬浮在此容器的液体中(金属球的密度是物体A密度的12倍)，容器液体的深度与初始时相比变化了110?，将细线剪断，物体A会漂浮在水面上，容器的液体深度与初始时变化了115?.求：
（1）液体密度？
（2）实心金属球的体积？
（3）实心金属球沉底时对容器底的压力？
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巩固练习
巩固练习
44519853194051.甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同密度的盐水，将同一个鸡蛋先后放入其中，当鸡蛋静止时，两个杯子中液面恰好相平，鸡蛋在两杯中所处的位置如图所示，则（　　）?
A.甲杯盐水的密度较大? B.鸡蛋在两杯中排开液体的质量相等?
C.甲杯底部所受的液体压力较大
D.鸡蛋在乙杯中受到的浮力较大?
4744085400052.分别用木头、铜、铁制成甲、乙、丙三个小球，将它们放入水中，三个小球静止时位置如图所示，以下判断正确的是（　　）
A．甲小球一定是空心的 B．乙小球一定是空心的
C．丙小球一定是空心的 D．三个小球都是实心的
3.某潜水艇在海面下隐蔽跟踪某个目标，有时要上浮或下潜，但都未露出水面，若要下潜时所受重力为G1，浮力为F1；上浮时所受重力为G2，浮力为F2，则（　　）
A．F1＜F2，G1=G2 B．F1＞F2，G1=G2 C．F1=F2，G1＞G2 D．F1＜F2，G1＞G2
4.质量相等的实心铁球、木球和铜球，分别放入盛有水的容器中（水足够多），三个球静止时，受到的浮
力大小情况是（　　）
511873566040A．铁球受到的浮力最大 B．铜球受到的浮力最大
C．木球受到的浮力最大 D．三个球受到的浮力一样大
5.在传统节日，许多地方的人会燃放孔明灯祈福（1）孔明灯上升时，灯罩内的气体
密度 （选填“大于”、“小于”或“等于”）灯罩外的空气密度。
（2）请解释孔明灯上升的主要物理原因 。
48291751181106.非非和柚柚利用吸管，细铁丝和石蜡各制作了一支简易密度计，非非的密度
计的质量为10g，放入液体中，漂浮在液面上，如图甲，密度计受到的浮力
N，排开的液体重力 N，柚柚的密度计放入液体中，沉到容器底，
不好测量液体密度，如图乙，请提出一种改进方法 。
48044104946657.小明在研究物体的浮沉时，发现铁块放入水中下沉，塑料块浸没在水中后上浮．为进?一步探究物体的浮沉条件，他找来了下列器材?：弹簧测力计、一杯水、细线、铁块?A、塑料块B和塑料块C（B?与A体积相同，C与A质量相同）。
他按图甲和乙进行了实验，测出铁块受到的浮力大小为?????，并与重力比较，由此得出了物体下沉的条件。
实验时，他无意中发现增大铁块浸没在水中的深度，某一时刻测力计的
示数会突然变小，示数变小的原因是：???? 。
为探究物体上浮的条件，他选择了合适的塑料块，利用现有器材在题中
（1）实验的基础上，增加一个实验步骤就完成了探究．
①选择的塑料块是? ?（B/C）。②增加的步骤是? ?（用字母表示测得的物理量）．
4794885137795③当满足?????（用测得的物理量表示）条件时，物体上浮．
8.如图，A、B体积相同．B、C质量相等，将他们放入水中静止A漂浮、B悬浮、C沉底．则下列说法正确的是（　　）
A．A所受的浮力一定大于B所受的浮力 B．三球所受浮力相等
C．C所受的浮力一定小于B所受的浮力 D．C所受的浮力一定小于A所受的浮力
9.如图是大学学生发明的水上自行车，车下固定5个充满气的气囊，每个气囊的体积均为3.0×10-2?m 3，已知该水上自行车的总质量25kg，不计车轮浸入水中的体积。（g取 10N/kg）?
（1）当自行车停放在水面上没人骑行时，气囊排开水的总体积为多少？?
（2）当质量75kg 的人骑行时，固定在正中间的1个气囊破裂，该自行车是否还能安全骑行？
4547235123190请通过计算说明。?
359283053086010.如图甲所示，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乙所示.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 （　　）?
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
11.我州少数民族喜欢依山傍水而局，善于使用楠竹制作竹筏.若某竹筏用7根完全相同的楠竹制作而成，每根楠竹质量为8kg，体积为0.1m3，忽略制作竹筏所使用绳子的质量.g取10N/Kg.求：?
（1）不载人时，竹筏漂浮于水面受到的浮力及排开水的体积；?
（2）为安全起见，竹筏最多能有1/2?的体积浸入水中，若乘客质量均为50kg，不计竹筏的质量，该竹筏最多能载多少人.?
12．“雪龙”号极地考察破冰船是我国最大的极地考察船，破冰船满载时的总质量是2×104t，在普通海域最大航速为10m/s；在1m厚冰层海域破冰最大航速为3.6km/h．（ρ海水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）
请你计算：
（1）“雪龙”号在1m厚冰层海域以最大航速匀速行驶1200m需要多长时间？
（2）某次破冰时，破冰船与冰面的接触面积是10m2，冰面受到压力为破冰船满载时总重力的0.1倍，破冰船对冰面的压强是多大？
4444365273685（3）“雪龙”号补给了100吨的物资后，吃水深度达到8m，则“雪龙”号排开海水的体积增加了多少？

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