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center0第3讲 :物体沉浮条件的判断及应用构成物质的奥秘

第3讲 :物体沉浮条件的判断及应用构成物质的奥秘

学习目标
学习目标
1.理解物体的浮沉条件，掌握物体沉浮条件的判断；
2.能应用浮沉条件解决简单问题；
3.掌握轮船、潜艇、气球、气艇、密度计等应用原理。
17246605715模块一：物体沉浮条件的判断
模块一：物体沉浮条件的判断
知识讲解
知识讲解
知识检测
知识检测
1．物体的浮沉条件：浸没在液体中的物体的浮沉取决于 和 的大小。(实心物体浸没在液体中)
F浮F浮>G
F浮＝G(V排液＝V物)
F浮＝G(V排液ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
ρ液＝ρ物
ρ液>ρ物
下沉
注意：
①上浮和下沉都是不稳定状态，是动态过程。上浮的物体最终会浮出液面，而处于漂浮状态；下沉的物体最终会沉到容器底处于静止状态；
②漂浮和悬浮时，物体都是受到两个力而处于平衡状态，F浮＝ ；
③沉到水底时： ＝G。
典型例题
典型例题
例1
例1
小关与同学们去游览桂林两江四湖，登上游船后，船会下沉一些，那么（　　）
A．船的重力将减小
B．水对船的浮力将减小
C．水对船的浮力将增大
D．水对船的浮力将保持不变
例2
例2
如图所示，将一个实心小球浸没在水中由静止释放，则下列说法中正确的是（　　）
515683526670A．若小球上浮，则它的密度大于水的密度
B．若小球下沉，则它所受的浮力小于球的重力
C．若小球悬浮在水中，则它的密度小于水的密度
D．若小球漂浮在水面，则它受到的重力等于浮力
例3
例3
将重为4N，体积为6×10-4m3的物体投入一装有适量水的溢水杯中，溢出水300g．若不计水的阻力，当物体静止时，下列判断正确的是（　　）
A．物体上浮，F浮=6?N
B．物体悬浮，F浮=4?N
C．物体漂浮，F浮=4?N
D．物体沉在水底，F浮=3N
例4
例4
如图，放在同一水平面上的甲、乙两个相同容器内盛有不同液体，现将同一物块分别放入两个容器中，处于静止时，两容器中的液面恰好相平。下列说法正确的是（　　）
4808220-635A．甲容器中物块排开液体的重力较小
B．乙容器中物块受到液体的浮力较大
C．甲容器中液体的密度较小
D．乙容器底部受到液体的压强较小
例5
例5
5156835260985如图a、b、c三个实心小球，其中a与b质量相等，b与c体积相同；将三个小球放入水中静止不动时，a球漂浮、b球悬浮、c球沉底。则下列判断中正确的是（　　）
A．它们浸入水中的体积关系是：Va＜Vb=Vc
B．它们的重力关系是：Ga=Gb＞Gc
C．它们的密度关系是：ρa＜ρb＜ρc
D．它们所受的浮力关系是：Fa=Fb＞Fc
例6
例6
4212590454660例6. 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．先上浮然后下沉
B．浮力变小，一直下沉
C．先下沉然后上浮 D．浮力变大，一直上浮
例7
例7
4836795574040如图所示，在两个完全相同的容器中装有甲、乙两种不同的液体，将体积相等的实心小球A、B、C分别放入两个容器中，放入小球后两个容器中的液体深度相同，且A、C两球排开液体体积相同，B球在甲液体中悬浮，在乙液体中下沉。则下列选项错误的是（　　）
A．甲液体比乙液体对容器底的压强大
B．三个小球中密度最小的是?C?球
C．如果把?A、C?两球对调，A?球在乙液体中可能下沉
D．A、C?两球所受的浮力相等
例8
例8
体积是100cm3，质量是90g的物体，将其缓缓放入装满水的烧杯中，物体静止后，溢出水的质量是______g；将其缓缓放入装满酒精的烧杯中，溢出酒精的质量是______g．（ρ酒=0.8×103kg/m3）
例9
例9
有两个完全相同的小物块，将其中一块轻轻放入盛满水的大烧杯中，当A静止后，有81g的水溢出，然后将另一块轻轻放入盛满酒精的大烧杯中，静止后，有72g的酒精溢出，则物块在水中静止时受到的浮力为______N，物块的密度是______g/cm3（酒精的密度是0.8×103kg/m3，g取10N/kg）
变式训练
变式训练
练1
练1
俗话说“瓜浮李沉”，意思是西瓜投入水中会漂浮，李子投入水中会下沉。对此现象，下列说法正确的是（　　）
A．西瓜的密度比李子的密度大
B．西瓜漂浮时所受浮力大于重力
C．李子下沉过程中所受水的浮力变大
D．李子浸没后，下沉过程所受浮力大小不变
练2
练2
4788535336550全球变暖已经日益威胁到生物的生存，如图所示的是一对北极熊母子无助地坐在一块不断熔化缩小的浮冰上。若浮冰和北极熊始终处于漂浮状态，则随着浮冰的熔化（　　）
A．浮冰受到的浮力在增大
B．浮冰受到的浮力大小不变
C．浮冰浸在水中的体积在减小
D．北极熊受到的支持力在减小
练3
练3
把体积为 2dm3重12N的木块放入水中，当它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别是（　　）
A．漂浮，F浮＞12N
B．漂浮，F浮=12N
C．沉底，F浮＜12N
D．沉底，F浮=12N
练4
练4
4384675377190如图，甲、乙、丙三个实心小球分别在不同的液体中静止，三个球的体积关系是V甲＞V乙=V丙，三种液体的密度关系是ρ1=ρ2＞ρ3．则三个球的受到的浮力大小关系为（　　）
A．F甲=F乙＞F丙
B．F甲＞F乙＞F丙
C．F甲＞F乙=F丙
D．F甲=F乙=F丙
练5
练5
5128260398780如图所示，将苹果和梨子放入水中后，苹果漂浮，梨子沉底。若苹果的质量、体积及受到的浮力为m1、V1和F1，梨子的质量、体积及受到的浮力为m2、V2和F2，现有以下判断，正确的是（　　）
（1）若m1＞m2，则F1一定小于F2
（2）若m1=m2，则F1一定大于F2
（3）若V1=V2，则F1一定小于F2
（4）若V1＞V2，则F1一定大于F2
A．（1）（3）
B．（1）（4）
C．（2）（3）
D．（2）（4）
练6
练6
5079365287020如图所示，一铅块用细线挂在一个充气的小气球的下面，把它放入水中（未装满水）某处恰好处于静止状态，如果往杯子中缓慢注入一些水，则铅块及气球（　　）
A．向上运动
B．向下运动
C．仍能静止
D．静止、向上或向下运动都有可能
练7
练7
将一个边长为4cm的正方体木块轻轻放入盛满水的溢水杯中，木块漂浮在水中静止时，从溢水杯中溢出水的体积为38.4cm3；若将此木块改放入密度为0.8×103kg/m3的酒精中，待木块静止时，下列说法正确的是（　　）
A．木块露出酒精的体积为?16cm3
B．木块的密度为?0.6?kg/m3
C．从溢水杯中溢出酒精的体积为?38.4cm3
D．木块浸入水中的体积与浸入酒精中的体积之比为?5：4
练8
练8
一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中，静止后有76g水溢出；将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中，静止后有64g酒精溢出。已知水的密度是1.0×103kg/m3，酒精的密度是0.8×103kg/m3，则物块的密度是______g/cm3。
练9
练9
一个黄色金属的实心龙雕像悬挂在弹簧测力计上，在空气中时，弹簧测力的示数为1.8N，当雕像完全浸没在水中时，弹簧测力计的示数为1.6N。请回答：
（1）雕像完全浸没在水中时受到的浮力。
（2）通过计算判断，这个雕像是否纯金制成的？（ρ金=19.3×103kg/m3，g=10N/kg）
176085518415模块二：物体沉浮条件的应用
模块二：物体沉浮条件的应用
知识讲解
知识讲解
知识检测
知识检测
1．物体浮沉条件的应用：
（1）航天员水下模拟训练： 时，F浮＝G；
（2）轮船：将钢铁做成空心，增大排开液体的体积，增大浮力使F浮＝G；
①因为漂浮时，F浮＝G，所以同一艘轮船从海洋行驶到江河或从江河行驶到海洋，其受到的浮力 ；
②根据F浮＝ρ液gV排液，同一艘轮船从海洋行驶到江河，因为F浮不变，ρ液减小，所以 V排液 ，即船身稍下沉；
（3）潜水艇：它的上浮和下沉是通过对水舱的排水和充水而改变 来实现的；
（4）密度计：利用物体 条件工作的。因为F浮＝ρ液gV排液，液体密度不同， ；
（5）热气球和飞艇：采用充密度比空气 的气体（氢气、氦气、热空气）的办法，使它受到的浮力大于重力而升空。
典型例题
典型例题
例1
例1
小红同学在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥，将它分别置于甲、乙两杯液体中观察到静止时的情形如图所示，下列说法正确的是（　　）
4960620137160A．铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大
B．铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大
C．乙杯液体的密度较大
D．甲杯液体的密度较大
例2
例2
4906645583565如图是我国第三代极地破冰船和科学考察船“雪龙”号.2014年3月，“雪龙”号在澳大利亚的珀斯港码头进行补救，共补给118吨油料、280吨淡水和十几吨蔬菜，然后驶向南印度洋进行海上救援行动。下列说法错误的是（　　）
A．雪龙号在行驶过程中，由于不同海域海水密度不同，则所受浮力不同
B．雪龙号补给后，所受的浮力增大
C．雪龙号补给后，船底所受海水的压力增大
D．雪龙号加速前进时，浮力等于重力
例3
例3
科学家们研究发现，同一物体越靠近赤道，所受的重力越小；越靠近地球两极，所受的重力越大；不同海域海水温度和盐度的不同会使海水密度产生差异，如ρ青岛＜ρ亚丁湾．一艘军舰从我国青岛港出发，前往位于赤道附近的亚丁湾执行护航任务，若军舰总质量保持不变，根据上述信息，比较军舰在青岛和亚丁湾两地海域所受浮力的大小及军舰总质量。下列说法正确的是（　　）
A．在亚丁湾所受浮力较大
B．在两地所受浮力相等
C．到了亚丁湾军舰会上浮一些
D．到了亚丁湾军舰会下沉一些
例4
例4
4443730385445小明学习了浮力知识以后，对热气球运动产生了兴趣，他在网上收集了许多关于热气球的知识及类似如图所示的图片。以下是他对热气球运动所做的猜想，其中正确的是（　　）
A．通过调节火焰大小，改变热气球的体积来调节热气球飞行的高度，进而选择需要的风向
B．通过改变人在吊篮中站立的位置，来改变热气球飞行的方向
C．通过调节火焰的大小，改变热气球内的空气密度来调节热气球的飞行高度，进而选择需要的风向
D．通过调节火焰喷射的方向，来改变热气球飞行的方向
例5
例5
5399405490220如图所示，是小明同学制作的“浮沉子”。当用力挤压矿泉水瓶子，可以看到矿泉水瓶内的小玻璃瓶下沉；松手，会看到小玻璃瓶又浮起来了。你可以随心所欲地控制它的浮沉，而且随着挤压力度的变化，我们还能控制小玻璃悬浮在矿泉水瓶中的任一位置。关于“浮沉子”，下列说法正确的是（　　）
A．用力挤压矿泉水瓶时，小玻璃内的气体密度不变且下沉
B．潜水艇的原理与“浮沉子”的浮沉原理相同
C．“浮沉子”下沉时，小玻璃瓶内的气体体积和下沉前相比变大了
D．“浮沉子”上浮时，它受到的浮力和重力是一对平衡力
例6
例6
4626610850265“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30米3，空载时质量约为22吨，最大荷载240千克。
（1）“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大？
（2）若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的，则至少注入多少立方米的水？（海水密度取1.0×103千克/米3，g取10牛/千克）
变式训练
变式训练
练1
练1
关于浮沉条件的应用，下列说法中正确的是（　　）
A．潜水艇在水中上浮的过程中（未露出水面）受到的浮力变大
B．轮船从河水驶入海水中时受到的浮力大小不变
C．气象探测气球里所充气体的密度大于空气密度
D．乒乓球能漂浮在水面上是因为乒乓球受到的浮力大于重力
练2
练2
5567680320040如图所示两个密度计a与b．a密度计最上部刻线为1，而b密度计最下部刻线为1．若要测定酒精的密度，则应该使用密度计（　　）
A．a
B．b
C．任意一个
D．都不好用
练3
练3
船在航行中为了停在某一处，常要进行抛锚，在抛锚时，要将锚从船上扔到水中，锚会逐渐沉入海底，在这个过程中，船身将（　　）
A．船身略上浮
B．船身略下沉
C．船身不上浮也不下沉
D．无法判断
练4
练4
5419725317500例28. 物理小组制作的潜水艇模型如图所示。通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气，就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时，若从A管吸气，烧瓶将会（　　）
A．上浮，它受到的浮力增大
B．上浮，它受到的浮力不变
C．下沉，它受到的浮力减小
D．下沉，它受到的浮力不变
练5
练5
508571513335小柯在一根一端密封的空心玻璃管下端绕上一段细铁丝，制成一支自制密度计，用它来测量液体密度，测量过程中杯内液体总量没有变化。当密度计在杯中漂浮时，液面高度在A处（如图甲）。此时，密度计受到的浮力______重力（选填“＜”、“=”或“＞”）。使用中，小柯发现细铁丝很容易滑落，于是他改变这段细铁丝的形状，并把铁丝置于玻璃管内，再次测量同一杯液体密度（如图乙），杯中液面将______（填“上升”、“下降”或“仍在A处”）。
练6
练6
4845685194310抹香鲸是世界上最大的齿鲸，它在所有鲸中潜水最深且最久，号称“潜水冠军”，如图所示。一头体长19米，体积24米3的成年抹香鲸可轻松潜至1000米深的海底。
（1）求潜至此深度时，抹香鲸所受到的浮力大小F浮。
（2）若抹香鲸继续下潜至2000米深的海底，它受到的浮力会变化吗？为什么？
（假设海水密度为1×103千克/米3，且不随深度变化）

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