内容正文:
物体的浮沉条件及应用
一、物体的浮沉条件
动态 静态
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
物体受非平衡力作用,处于运动状态 物体受平衡力作用,处于静止状态
/ “上浮”的最终状态 “下沉”的最终状态
F浮 G物 F浮 G物 F浮 G物 F浮 G物 F浮+F支 G物
/ / V排 V物 V排 V物 V排 V物
ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液=ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物
>
<
=
=
=
=
<
=
1. 轮船:要使密度大于水的材料能够漂浮在水面上,必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。
轮船的排水量:轮船满载时排开水的 。这是一个不变的量,与是否装满货物无关,相当于电学中的额定电压。
受力情况:F浮=G船(轮船漂浮)。
(1)假设轮船是铁做的,ρ铁>ρ水>ρ轮船。
(2)轮船从淡水河开向海中,总是处于漂浮状态,所受浮力大小不变。由于液体密度变大,V排变小,船身要浮上来一些。
二、浮力的应用
质量
2. 潜水艇
(1)原理:潜水艇是利用改变 的方法来实现上浮和下沉的。
(2)潜水艇浸没在水中时,无论上升、下降,V排是不变的,所以浮力不变。
①当潜水艇悬浮在水中时,F浮 G物;
②如果潜水艇需要上浮,则水舱内的水被排出,此时F浮 G物;
③若潜水艇需要下沉,则向水舱内注水,此时F浮 G物。
自身重力
=
>
<
3. 气球和飞艇:气球和飞艇是利用 升空的。气球里填充的是密度 空气的气体,如氢气、氦气或热空气。
空气的浮力
小于
4. 密度计(测量液体密度的仪器)
(1)原理:密度计在不同液体中漂浮,F浮=G密度计。
(2)构造:下面的铅粒能使密度计直立在液体中。
(3)刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越 。
大
考点1物体的浮沉条件
1. (2023·黄冈)物理课上,老师将整个橙子放入水中,漂浮在水面上,如图甲。将其切成大小两块,再次投入水中,发现大块仍漂浮,小块缓慢沉入水底,如图乙。下列说法正确的是( )
A.整个橙子的密度等于水的密度
B.大块橙子受到的浮力大于其重力
C.小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小
D.两块橙子受到浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力
D
技巧点拨 比较浮力大小关系的方法
ρ液一定时,比较 V排 V排一定时,比较 ρ液 ρ液、V排都不同,但物体m或G相同,比较F浮与G
实心铁球、木球的体积相同,放在水中静止时,F铁 F木
同一实心铁球分别放在水、酒精中,静止时,F水 F酒
同一鸡蛋分别放在不同的盐水中,静止时,F甲 F乙
>
>
=
2. 如图所示,已知鸡蛋的质量为55 g,体积为50 cm3。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底(图甲);逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮(图乙);继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮(图丙)。下列说法正确的是( )
A.图甲中鸡蛋所受浮力为0.55 N
B.图乙中盐水的密度是1.1×103 kg/m3
C.图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力
D.图中三种状态下浮力的大小关系是F甲<F乙<F丙
B
3. 如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将三个体积相同的正方体A、B、C分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.容器底部受到水的压力大小关系为F甲<F乙<F丙
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
D.容器对桌面的压强大小关系为ρ甲=ρ乙=ρ丙
D
4. 把重8 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,正方体的密度为 kg/m3,当物块静止时,处于 _(选填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态,此时物体所受浮力大小为 N,物块下表面受到水的压强大小为 Pa。
0.8×103
漂浮
8
800
5. 东晋时的兰亭曲水流觞是中国历史上著名的文坛盛会。如图所示是某同学的模拟实验,茶杯重0.5 N,杯内茶水重0.1 N、深度5 cm,平底托盘重5.4 N、底面积400 cm2、体积1 000 cm3,托盘漂浮在水面。(g=10 N/kg,ρ茶水=ρ水=1.0×103 kg/m3)求:
(1)茶水对杯底的压强;
(2)托盘受到的浮力;
(3)托盘浸入水中的深度。
6. 如图所示是我国某型号潜水艇,已知其总体积为1.2×104 m3,在海面航行时(水舱未充水)排水量约为9 100 t,某次下潜到海