10.3 物体的沉浮条件及应用 讲义 2023-2024学年人教版物理八年级下册

►第十章 浮力 第3节 物体的沉浮条件及应用 ■重点01 物体沉浮状态的判断 【例题】（2023春•宁德期末）将重6N的物体浸没在装满水的杯中，溢出了4N的水。关于物体受到的浮力大小和最终的状态，判断正确的是（　　） A．4N；漂浮 B．6N；漂浮 C．4N；沉底 D．2N；沉底 【答案】C 【分析】知道把物体浸没盛满水的杯中溢出水的重力，利用阿基米德原理求物体受到的浮力。 【解答】解：把物体浸没在盛满水的溢水杯中，排开的水重：G排＝4N，根据阿基米德原理可知：物体受到的水的浮力：F浮＝G排＝4N；因为浮力小于重力，所以物体沉底。故选：C。 【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的了解与掌握，知道溢出水的质量就是排开水的质量是本题的关键。 解法揭秘 通常情况下，判断物体的浮沉有两种方法： 1．根据力的关系来判断，即根据浮力和重力的大小关系，结合浮沉条件来判断； 当G物=F浮时，物体处于悬浮或漂浮状态 当G物>F浮时，物体处于下沉状态 当G物<F浮时，物体处于上浮状态 2．根据物体密度与液体密度的关系来判断。 当ρ物=ρ液时，物体处于悬浮状态 当ρ物>ρ液时，物体处于下沉状态 当ρ物<ρ液时，物体处于上浮或漂浮状态 注意：当物体是空心的或是几个物体的组合体时，需要计算出“等效密度”，然后用“等效密度”和液体的密度进行比较。 闯关演练 【闯关01】（2023春•宜兴市月考）小球的重力为5N，体积为7×10﹣4m3，将其浸没在水中时，它受到的浮力为 　N；松手后，小球将　 　（上浮/下沉/悬浮），最后静止时所受到的浮力为 　N。 【答案】7；上浮；5。 【分析】当小球浸没在水中时，此时排开水的体积就等于木块的体积，利用阿基米德原理计算此时小球受到的浮力；将与重力进行比较，重力大于浮力就下沉，重力等于浮力就悬浮，重力小于浮力就上浮；根据小球所处的状态求出静止时受到的浮力。 【解答】解：当小球浸没在水中时，排开水的体积就等于小球的体积，即V排＝V物＝7×10﹣4m3，此时木块受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×7×10﹣4m3＝7N； 因为G＜F浮，所以松手后小球会上浮；当小球静止时漂浮，受到的浮力F浮′＝G＝5N。 【点评】本题考查了浮力的计算、物体的浮沉条件，关键是对公式及公式变形的理解和应用，利用好隐含条件物体浸没水中时V排＝V。 【闯关02】（2023春•工业园区校级月考）质量相等的甲、乙两实心小球，密度之比ρ甲；ρ乙＝3：2，将它们分别放入水中静止时，两球所受的浮力之比F甲：F乙＝4：5，则甲、乙的浮沉情况为（　　） A．甲沉底、乙悬浮 B．甲沉底、乙悬浮或漂浮 C．甲漂浮、乙漂浮 D．甲悬浮或沉底、乙漂浮 【答案】D 【分析】知道甲、乙两个实心球的质量关系和密度关系，利用V求体积关系，根据阿基米德原理和浮沉条件判断甲、乙的浮沉。 【解答】解：因为两球质量相等，密度之比是ρ甲：ρ乙＝3：2，由上题知道体积关系（V甲：V乙＝2：3），若两球在水中都漂浮，就有F甲：F乙＝G甲：G乙＝m甲：m乙＝1：1，与实际不符，显然不是都漂浮；若两球在水中都是全部浸没，就有F甲：F乙＝ρ水gV甲：ρ水gV乙＝V甲：V乙＝2：3，与实际不符，显然不可能是全部浸没；这样就只有是一个漂浮、一个浸没，即甲球沉底或悬浮，乙球漂浮，故D正确、ABC错误。 【点评】本题考查了阿基米德原理和物体的浮沉体积的掌握和运用，关键是分析两个物体在水中的状态，这是本题的重点也是难点。 【闯关03】（2023春•小店区校级月考）如图所示，甲、乙两个小球用细线连在一起放到盛水的烧杯中，恰好悬浮，甲球的重力大于乙球的重力，细线受到的拉力为0.1N，若把细线剪断，两个球的情况是（　　） A．甲、乙都上浮 B．甲、乙都下沉 C．甲上浮，乙下沉 D．甲下沉，乙上浮 【答案】C 【分析】对甲、乙两球进行受力分析，根据物体沉浮条件进行判断甲、乙的浮沉情况。 【解答】解：图中两球处于静止状态，所以受力平衡，甲受竖直向下的重力、拉力和竖直向上的浮力作用，即有F浮甲＝G甲+F拉，所以甲球受到浮力大于重力，因此把细线剪断甲球将上浮；乙球受竖直向下的重力、竖直向上的浮力以及竖直向上的拉力作用，即有F浮乙+F拉＝G乙，所以乙球受到的浮力小于重力，因此把细线剪断乙球将下沉。故选：C。 【点评】本题主要考查物体沉浮条件，关键是对物体进行受力分析。 ■重点02 浮力的应用 【例题】（2023春•杜集区校级月考）关于浮力的应用下列说法中错误的是（　　） A．轮船是通过空心的办法增大排开水的体积来增大浮力的 B．潜水艇是通过改变自身重力来实现沉浮的 C．热气球是通过填充比空气密度小的气体来实现上浮的 D．密度计是根据在不