内容正文:
第二板块 质量 密度 运动和力
第14课时 物体的浮沉条件及应用
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一、物体的浮沉条件
1.浸没在液体中的物体,当_________时,物体上浮;当 __________时,物体下沉;当___________时,物体悬浮在液体中或漂浮在液面上。
2.也可用比较密度的方法判断物体的浮沉情况:浸没在液体中的物体,当_________时,物体上浮;当
__________时,物体悬浮在液体中;当_________时,物体下沉。漂浮在液面上的物体,_________。
F浮>G物
F浮<G物
F浮=G物
ρ液>ρ物
ρ液=ρ物
ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
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二、浮力的常用计算方法
在实际解题应用中先从题干分析,若有出现弹簧测力计测量的,先考虑用称重法进行求解;若有涉及上下表面的压力的,先考虑用压力差法进行计算;若已经判断物体处于漂浮或悬浮状态的,先考虑用平衡法进行求解。
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三、浮力的应用
1.轮船采用“空心”的方法来增大________, 从而
__________使其漂浮在水面上。
2.潜水艇是通过向水舱中充水或排水来改变_________, 从而实现上浮、悬浮或下潜的。
3.气球和飞艇的气囊中充的是密度 空气的气体(如氢气、热空气或氦气),它们的总重______气球或气囊所排开的空气的重力(即浮力),因而能够升空;可以通过改变气球或气囊中气体的______来改变气球和飞艇受到的浮力大小,从而实现升降。
排水体积
增大浮力
自身重力
小于
体积
小于
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4.密度计:根据物体漂浮时的受力平衡及阿基米德原理制成。密度计在不同的待测液体中都呈_______状态,所受的浮力大小等于它所受的_______。根据浮力公式,液体的密度_______(选填“较大”或“较小”)时,密度计露出液面的部分越多,反之就越少。
轮船在没有装卸货物时和密度计在不同液体中都处于漂浮状态,因此F浮=G物,浮力不变;潜水艇在液体中潜、浮时,V排=V物,V排不变,F浮不变。
漂浮
重力
较大
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B
1 物体的浮沉条件
【例1】柱状容器内加入浓盐水,把一枚土豆轻轻放入其中,静止时土豆漂浮在水面上,如图甲所示;向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;注入适量清水时,土豆悬浮在盐水中,如图乙所示:继续注入清水,土豆沉到容器底部,如图丙所示。下列说法中正确的是 ( )
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A. 漂浮在水面上时,土豆受到的浮力大于其重力大小
B. 悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时盐水的密度相等
C. 沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的
浮力
D. 沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变
化
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【方法指导】由漂浮条件可知,土豆的浮力等于它的重力,由悬浮条件可知,土豆的密度等于盐水的密度,沉到底部后,土豆受到的浮力小于它的重力,到底部后,继续注入清水,盐水的密度变小,土豆排开盐水的体积不变,由F浮=ρ盐水gV排可知土豆受到的浮力变小。
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【变式1-1】如图所示,某些鱼的浮沉靠鳔的胀缩实现,鳔的胀缩本质是鳔内气体增减,鱼的总质量保持不变,下列说法中正确的是 ( )
A. 当鳔膨胀时,鱼会下沉
B. 当鳔收缩时,鱼的浮力不变
C. 当鳔膨胀时,鱼受到的重力变大
D. 当鳔膨胀时,鱼排开水的重力变大
D
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【变式1-2】(2023·广州模拟)相同的两个烧杯中分别装有不同液体,把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体中,最后甲球沉底,乙球悬浮,如图所示。甲、乙两球排开液体质量相等,则 ( )
A. 甲球所受浮力比乙球小
B. 甲、乙球所受重力相等
C. 左侧烧杯中所装液体密度较大
D. 两烧杯底部所受液体压强相等
C
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【例2】2022年1月,海啸导致南太平洋岛国汤加淡水紧缺,为实施人道主义救援,中国海军五指山舰日夜兼程抵达汤加之后,停泊于码头旁并通过管道向陆地输送550 t淡水,如图所示,输水过程中,五指山舰( )
A. 舰体略上浮,受到的浮力不变
B. 舰体略上浮,受到的浮力变小
C. 舰体略下沉,受到的浮力不变
D. 舰体略下沉,受到的浮力变大
B
2 物体浮沉条件的应用
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【方法指导】五指山舰始终漂浮在水面上,根据浮沉条件,漂浮时,浮力等于重力,当输水过程中,五指山舰的总重力减小,故受到的浮力减小,V排变小,即舰体上浮。
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【变式2-1】把重为9 N,边长为0.1 m的正方体物块投入装有足够多水的大容器中,当物块静止时,