浮沉條件及例題

1、物體的沉浮條件1 .物體的沉浮條件:當浮力大于物體重力（F浮 G）物體上浮。當浮力等于物體重力（F浮 G ）物體懸浮可停在液體內(nèi)部任意一位置。當浮力小于物體重力（F浮 G ）物體下沉。利用阿基米德原理，可把物體的浮沉條件改寫為用密度表示的形式：因為 F'>液 g“F,物體重力G物物gV物，又因為是全部浸入，V排V物，于是有：F浮 G,必有液 物，物體上浮F浮 G,必有 液 物，物體懸浮F浮G,必有液 物，物體下沉O（說明：上浮和下沉是物體在液體中的兩種 運動過程，上浮的最終結果是物體處于漂浮狀態(tài)， 有F浮 G;下沉的最終結果是物體沉底， %& G）2.物體沉浮條件的應用：

2、（1）通過牙膏皮實驗已證明，實心的牙膏皮 沉入水中，空心的浮于水面，由此可見我們要使 密度大于水的物質做成的物體浮于水面可采用“ 體浮于水面。如把木頭挖成空心的獨木舟，可以減小自身的重力，多裝貨物，以增大可利用 的浮力。再有用鋼鐵做成輪船，也是根據(jù)這一道理。（2）輪船、潛水艇、氣球、飛艇的工作原理：一 輪船： 鋼鐵制造的輪船是“空心”的，使它排開的水的體積增大，從而增大浮力， 浮在水面。（注意：輪船的排水量是指輪船滿載時排開水的質量，根據(jù)輪船的排水量可以求出輪船 受到的浮力F浮 G排水潛水艇：鋼鐵制造的潛水艇也是“空心”的，在水中時V排水 V船不變，則浮力不變，潛水艇的上浮、下潛和懸浮是通過對

3、水艙充水和排水，達到改變自身的重力而實現(xiàn)的。氣球和飛艇：利用密度小于空氣的氫氣或氯氣充入氣球或飛艇中，靠氣囊內(nèi)的氣體密度小于球外空氣密度F浮 G而上升。通過改變氣囊的體積而改變浮力的大小實現(xiàn)升降。密度計密度計是用來測定液體密度的儀器，它是根據(jù)物體漂浮時浮力等于物體自身重力（F浮 G ）這一原理而制成的。密度計在任何液體里都呈漂浮狀態(tài)，據(jù)浮力公式，F(xiàn)浮液gV G計，顯然 液大時，V排小，密度計露出部分大，反之 液小時，V排大,密度計露出部分就小。 因此密度計的刻度是不均勻的，下密上疏，刻度值是自上而下增加的，密度計上的數(shù)值表示待測液體的密度是水密度的倍數(shù)。如“0.8”表示該液體密度是0.8 10

4、3kg/m3。典型例題l例1.如圖所示，邊長為io厘米的實心正方體木塊，它的密度木三三鬟遨-三三 為0.6 103千克/米3,靜止在裝有足量水的容器中，且上下底面與»：<<<<<<<水面平行。（取g=10牛/千克）求： (1)(2)木塊的體積木塊的質量和重力3 m.kgN(3)(4)(5)(6)木塊在水中所受浮力的大小。 水對木塊下底面的壓力。 水對木塊下底面的壓強 木塊下底面在水中的深度 木塊浸在水中的體積。:物體漂浮 由浮力的實質可知 F下=p 下=h下=NNPa33分析與解：（1） a，（01m），10排二3(2)木V木；06 1 03

5、kg/m310m3; 06m木g; 0.6kg 10N / kg; 6(3)(6)F??；G木;6（4）F浮F上；62 _P下6 10 Pa33g 1.0 103kg/m3 10N /kg;0.066N 2 ； 6 102 0.01m22(7)Shr ； 001 m006m; 00006例2.如圖，完全浸沒在水中的乒乓球，放手后，乒乓球從運動到靜止的過程中，其浮力 大小變化情況是（）A.浮力不斷變大，但小于重力。B.浮力不變，但浮力大于重力。C.乒乓球露出水面前浮力不變，靜止時浮力等于重力。D.浮力先大于重力，后小于重力。分析與解：乒乓球完全浸沒在水中時，浮力大于重力，因浮力大小 與物體在液內(nèi)深

6、度無關。因此乒乓球在水中運動時所受浮力不變，直到 當球露出水面時，浮力開始變小，當浮力等于重力時， 球靜止在水面上， 呈漂浮狀態(tài)。故選 Co例3.質量相同的實心木塊、鋁塊、銅塊同時放入足夠深的水槽中靜止時，三個物體所受 浮力（）A.木塊最大B.鋁塊最大 C.銅塊最大 D. 一樣大分析與解：因木塊密度小于水密度，鋁塊和銅塊密度大于水密度。因此木塊將漂浮在水 面上而鋁塊和銅塊將浸沒在水中， 木塊所受浮力大小等于重力， 鋁塊和銅塊所受浮力比重力 小。 解答：A。說明：由于鋁密度小于銅，質量相等時，鋁塊體積大于銅塊體積，根據(jù)浮力公式F浮=p水gV排可知，鋁塊浮力大于銅塊浮力。例4.將重為4.5N、體積

7、為0.5dm3的銅球浸沒在水中后放手，銅球靜止后所受的浮力是N .分析與解：此題考查學生是否注意了在解題前先要對物體作“狀態(tài)的判定”，即銅球靜止時是漂浮于水面，還是沉于水中。有的學生拿到題后，就認定V排=0.5 dm3,然后根據(jù)F浮=液gV排，求出浮力F浮=4.9N。當題目未說明銅球靜止時處于什么狀態(tài)，可以用下面方法判定物體的狀態(tài).解法：求出銅球的密度：m g球=丫球=gV球（g 取 10N/kg）4.5N-33球=10N/kg 0.5 10 m = 0.9 x 103kg/m 3這是一個空心銅球，且球V 水，所以球靜止后，將漂浮于水面，得 F浮=G = 4.5N.例5.北京氣象臺每天4次放出

8、氣象探空氣球。 氣球所載儀器及球皮的總質量為2.7千克。球內(nèi)所充氣體為氫氣。已知氫氣的密度為0.09千克/米3,空氣的密度為1.29千克/米3。為使這樣的氣球升空，球內(nèi)所充氫氣的體積至少應為 米3。分析與解：氫氣球能升空，是因為它所受的浮力大于它所受的總重力。氣球共受到三個力的作用，它們是空氣對它的浮力F浮，儀器及球皮的總重力G物和氫氣本身的重力 G氫。由于f s=g物+G氫，即p空gV 土*=m物g+ p氫gV球代入數(shù)據(jù)解得V 土t=2.25m3。例6.在遠洋輪船的船舷上，都漆著五條“吃水線”，又稱“載重線”，如圖所示。其中標有W的是北大西洋載重線，標有S的是印度洋載重線。當船從北大西洋駛向

9、印度洋時，輪船受到的浮力以及北大西洋與印度洋的海水密度1和2的關系，有（）它受到的浮力和重力互相A.浮力增大，1= 2B.浮力減小，1 =C.浮力不變，1 > 2D.浮力不變，1 V分析與解：由于輪船從北大西洋駛向印度洋時重力沒變，且都浮在液面上，所以浮力相等，則1gV12gV2,由于 V1 V2 ,所以 12答案：輪船從北大西洋駛向印度洋時，下沉一些，即輪船排 開液體的體積發(fā)生了變化。解此類問題特別要注意漂浮在液面上的物體是處于平衡狀態(tài), 平衡，二力大小相等，方向相反，同一個物體漂浮在密度不同的液體中時，浸在液體中的體積雖然不同，但是由于物體受到的重力大小不變，浮力總等于重力，所以浮力

10、大小也不改變。例7.有一艘潛水艇在水下航行。它先從上面往下沉，后來又從下面往上浮，但是都沒有浮出水面。問它在水里受到的浮力哪一次大？為什么？G物的部分較分析與解：潛水艇的潛水和上浮是靠改變自身的重力來實現(xiàn)的。 的，只要未浮出水面，它所受的浮力就不變。兩次受到的浮力一樣大。因為在未浮出水面時，潛水艇的 體積是不變的，根據(jù)阿基米德原理可知，它所受到的浮力也是不變的。例8.現(xiàn)將一支密度計先后放在密度分別為P1和P 2的液體中，如圖比較兩種液體的密度。體的密度不同，當它浸入密度大的液體中，它排開液體的體積就小，露出液面分析與解：密度計是測定液體密度的儀器。 它浮在不同液 體中，它是浮體，由于它本身受到

11、的重力不變， 所以它在不同 液體中所受的浮力也都相等。 它排開液體的體積不同， 說明液 多。解：F 浮 1=5浮2=6P 1gV1= p 2gV2= V 1>V2p 1< p 2說明：密度計是利用物體浮在液面的條件工作的，它是測定液體密度的儀器，它是一 個封閉的玻璃管，下端裝有鉛粒，使玻璃管能豎直漂浮在液體中，玻璃管的上端呈圓柱形， 管的粗細基本相同， 在圓柱上標有刻度。 將密度計放入待測液體中，液面所對刻度數(shù)值即為 此液體的密度。認真觀察可以看出，密度計刻度是不均勻的，靠下邊的刻度數(shù)字較大。它的刻度值一般標的是液體的密度與水的密度的比值，如果密度計的讀數(shù)是1.6,則表示這種液體的

12、密度是水的密度的1.6倍，它的密度則是 1.6X103千克/米3。【模擬試題】1 .填空題1 . 一熱氣球靜止在空中，已知氣王和物體總質量為100千克，問此時所受浮力為牛。2 .如圖所示，一物塊懸掛在彈簧測力計下靜止在水中時，彈簧測力計讀數(shù)為2牛；把它用繩系牢在某鹽水中時，繩子拉力為3牛。則物塊在 中所受的浮力大。在兩液體中所受浮力相差 No第1題第2題第4題3 .可以應用合力的知識來討論物體的浮沉條件，設物體重力為G,浸沒在液體里時所受浮力為F浮,則：（1）當物體上浮時，二個力的合力為 ，合力的方向和 方向相同；（2）當物體在液體中下沉時， 二個力的合力為 ，合力的方向和 方向相同；（3）當

13、二個力的合力為 時，物體就懸浮。4 .甲、乙、丙三物體浸沒在液體中受力情況如圖所示，則甲物體將 ;乙物 體受到的合力方向 ,乙物體將 ;丙物體將 , 丙物體最后靜止時將處于 狀態(tài)，此時它的合力為 。乙物體最 后靜止時，受到的重力 于浮力，此時乙物體受 個力作用。5 .當液體密度 液 于物體密度 物時，浸沒在液體中的物體就上浮，直至漂浮在液面。當液體密度液 于物體密度 物時，浸沒在液體中的物體就下沉。當液體密度液 于物體密度 物時，物體就懸浮在液體中任意位置。6 . 一個空心鐵球重 12牛，體積1分米3,將它浸沒在水中，它受到的浮力是 牛，由于空心鐵球受到的重力 浮力，它在水中將 。7 .古代的

14、獨木舟，就是采用 的方法來增大可以利用的浮力，即使是最 現(xiàn)代化的輪船，也保持著這種古老的辦法。8 .潛艇的上浮和下沉是靠改變 來實現(xiàn)的。潛水艇從水下 5米深處，潛 至15米深處，所受的浮力 。（選填“變大” “變小”或“不變”）9 .若氣球的自重加上載重小于它所受的浮力時，氣球就 ;當我們放出氣 球里的氣體，氣球的體積就會 ,所受的浮力 ,氣球可 降回地面。10 .船從河里開到海里，（河水 海水），船所受的浮力將 ,船排開液體的質量 ,排開海水的體積 排開河水的體積。11 . 一艘輪船自重為5 107牛，最大載貨量為1.3 108牛，滿載時輪船的總重為 牛，這是一艘排水量為 噸的貨輪。（g取1

15、0牛/千克）。如果 卸下4 107牛的貨物，它受的浮力為 牛。12 .在測量人體血液密度時，血液在某一裝有硫酸銅溶液的試管中懸浮，說明血液的密度 該試管中硫酸銅溶液的密度（填“大于”、“小于”、“等于"）。13 .對于現(xiàn)代生活給人們帶來的緊張癥，可用漂浮療法減輕它.漂浮池內(nèi)有一定深度的水，水中加有大量的 （填“鹽”、“酒精”），任何人進入池內(nèi)都會漂浮起來.2 .選擇題1 .完全浸沒在水中的乒乓球，放手后，乒乓球從運動到靜止的過程中，其浮力大小變化 情況是（）A.浮力不斷變大，但小于重力B.浮力不變，但浮力大于重力C.乒乓球露出水面前浮力不變，靜止時，浮力等于重力D.浮力先大于重力，后

16、小于重力2 . 一個雞蛋懸浮在鹽水中，現(xiàn)改變它的運動狀態(tài)，下列說法正確的是（）A.用筆輕輕推一下雞蛋，雞蛋向下運動過程中浮力小于重力B.用筆輕輕推一下雞蛋，雞蛋向下運動過程中浮力等于重力C.向容器中緩慢加入濃鹽水后，雞蛋向上運動過程中，未出水面前浮力大于重力D.向容器中緩慢加入濃鹽水后，雞蛋向上運動過程中，未出水面的浮力等于重力3 .甲、乙、丙三個體積相同的球浮在同種液體中，如圖所示，則甲、乙、丙三球的密度 比較是：（）A甲乙丙b甲乙丙C甲乙丙口甲乙丙4 .潛水艇在下潛和上浮且都沒露出海面的過程中，下列敘述 正確的是（）A.下潛和上浮時，潛水艇所受重力一樣B.下潛時所受浮力變小，上浮時所受浮力

17、變大C.下潛和上浮時，潛水艇所受浮力一樣D.下潛時所受浮力變大，上浮時所受浮力變小5 .死海不死一文中描述到“將奴隸和俘虜扔進海里，屢淹不死” 。四位同學從物理學 角度對該現(xiàn)象進行了解釋，其中說法正確的是（）A.海水的咸度很高，人被扔進海里就自然浮起來，沉不下去B.海水的密度大于人體的密度，人被扔進海里后，處于漂浮狀態(tài) C.人被扔進海里漂浮在海面時，浮力大于人體的重力，沉不下去 D.人被扔進海里漂浮在海面時，浮力等于重力，沉不下去6 .把完全相同的三只簡易密度計，分別放入三種不同的液體中，如圖所示，三種液體的密度分別為甲、乙和丙，則（ ）A甲乙丙b 甲丙 乙C.甲丙乙D.無法判定3 .作圖題：

18、1 .如圖所示，物塊被拎著靜止，問此時物塊受到哪幾個 力？試在圖中作出各力的示意圖。2 .在圖中，甲、乙、丙、丁是四個材料、體積、形狀互不相同 的物體，圖中注明了它們的浮沉情況，試在圖中補畫出每個物體 受到的浮力浮和重力G的完整情況（要求定性地表示出力的大 ?。?。4 .簡答題：1 .要識別雞蛋是否新鮮，有一種方法是把雞 蛋丟在水里，下沉的一般是新鮮雞蛋， 上浮的一 般是不新鮮的雞蛋，你知道其中的道理嗎？出這些石頭有多重就知道大象有多重了。請你運用物理知識解釋曹沖稱象的道理。五.計算題2 .如圖所示，展示了一個廣為人知的歷史故 事一一“曹沖稱象”。傳說三國時，孫權送給曹 操一只大象，大象很大，參

19、觀的人紛紛議論這只 大象究竟有多重，但是卻想不出稱大象的辦法。 曹沖說：只要把大象牽到船上去， 看船下沉了多 少，在船舷上做個記號，然后把大象牽上岸。再往船上裝石頭，使船沉到原來的記號處，稱1如圖所示，邊長為 a的正方體物體，放入密度為液的液體中，上表面與液面相距 h,問物體所受的浮力是多少？0.09千克/米3,空解：物體的每一個側面的面積S=物體上表面的壓強 pi=上表面受到 的壓力 F1=下表面的深度 h2=,下表面的壓強 p2=下表面受到的壓力 F2=上下表面受到的壓力差（浮力）F浮=2 .氫氣球體積為1500米3,球殼和吊籃總重2500牛，已知氫氣的密度為氣密度為1.29千克/米3,通

20、過計算判斷這個氣球能吊起重為10000牛的器材嗎？ （ g取10牛/千克）3 .已知輪船排水量為2 104噸，輪船自重為9 107牛，問（1）它最多能裝多重的貨物？（2）滿載后在東海上航行，輪船浸入海水中的體積是多大？當它駛入長江后，它受到的浮 34力是否發(fā)生變化，為什么？（已知海水笥'度是103 10千克/米3）【勵志故事】沐浴的青蛙一位生性靦腆的小伙子做汽車銷售，多次被拒絕之后，他變得更加木訥甚至膽怯起來，忍無可忍之下，他決定到躲到鄉(xiāng)下住兩天，然后回來辭工。就在鄉(xiāng)下的那兩天，一次，他看見田邊地展上幾個小孩子正把闊口水瓶中的溫水朝著一 只青蛙慢慢倒去。這些頑皮的孩子的舉動帶有明顯的對

21、青蛙的欺侮之意。但令人驚奇的是， 那只青蛙不僅沒有逃開，反而揚起頭，微閉住眼睛，表現(xiàn)出一副非常享受的樣子。這個小伙子大受觸動，原來青蛙是冷血動物，當有溫熱的液體淋遍全身時，無異于人類被當?shù)臏厝?。?lián)想到自己眼前的處境， 那些人的拒絕與冷眼不正像小孩子們淋下的水, 作欺侮是一種心境，被當作溫泉之浴又將會是一種心境，境由心生，就看自己如何取舍。從鄉(xiāng)間返回后，小伙子開始給自己訂下一個計劃每天拜訪100位客戶。的呢?接受逆境甚至享受逆境， 這需要轉變心態(tài)。只要端正了心態(tài)，成功的路上還有什么可怕 今天期做之事匆候明天.自己所做之事匆候他人.歌僖【試題答案】一.填空題：1) 9802.鹽水；5 3. (1) F浮 G ；浮力2) ) GF??；重力(3) 04.懸??；豎直向下；下沉;6. 9.8N;大于；下沉10.不變；不變；小于二.選擇題 1. C2. BC 3.三.作圖題上??；漂浮；零；大； 37.空心 8.自身的重力;一 8一 411 18 101.8 10.C 5. BD6. C5.大；??；等:9