第38期 沉与浮 潜艇(答案见下期)-【数理报】2024-2025学年新教材八年级下册物理学案（教科版2024）

书 （上接第３版） １４．如图１０所示，水平桌面上有Ａ、Ｂ两个相同容器，分别装有密度为 ρ１、ρ２的两种不同液体，将两个相同的小球分别放入两容器中，小球静止 时，两容器液面相平，Ａ、Ｂ两容器对桌面的压力分别为 Ｆ１、Ｆ２，则 ρ１ ρ２，Ｆ１ Ｆ２．（选填“＞”“＜”或“＝”） １５．现有甲、乙、丙三个实心小球，测得其质量、体积图像如图１１所 示．当三个球完全浸入水中时，丙球所受的浮力为 Ｎ（ｇ取 １０Ｎ／ｋｇ）；此时甲球所受的浮力 （选填“大于”“等于”或“小 于”）丙球所受的浮力；松手后乙球将 （选填“上浮”“下沉”或 “悬浮”）． 三、实验探究题 １６．在综合实践活动中，小明制作了简易密度计，如图１２所示．他利 用一根饮料吸管，在其下端加适当的配重并用石蜡封口，再将此饮料吸管 置于被测液体中进行液体密度的测量实验． （１）密度计在液体中处于 状态，受到的浮力 （选填 “大于”“小于”或“等于”）重力． （２）将密度计放到水中的情景如图甲所示，测得浸入水中的长度为 Ｈ；放到另一液体中的情景如图乙所示，测得浸入液体中的长度为 ｈ，ｈ＜ Ｈ，则ρ液 ρ水（选填“＞”“＜”或“＝”），请用Ｈ、ｈ及水的密度ρ水 表示被测液体的密度ρ液 ＝ ． （３）小明根据液体的密度ρ液与浸入液体中的长度ｈ的对应关系作出 ρ液 －ｈ图像，如图丙所示．据此分析，这种简易密度计从上到下示数依次 变 （选填“大”或“小”），刻度线分布 （选填“均匀”或 “不均匀”）． １７．李艳同学学习了浮力知识后，想知道如何改变物体的浮沉情况， 于是她利用身边的物品进行实验，记录如下表所示．李艳同学测量出空盒 子的质量为２００ｇ，每枚硬币的质量为１０ｇ．（ｇ取１０Ｎ／ｋｇ） 序号 物体 液体 物体状态 １ 空盒子 水 漂浮 ２ 盒子 ＋硬币 水 沉底 ３ 盒子 ＋硬币 盐水 漂浮 （１）分析实验数据得出结论：在液体密度一定时，可以通过改变 改变物体的浮沉情况；当物体质量一定时，可以通过改变 改变物体的浮沉情况． （２）李艳将空盒子放到水中，盒子静止时如图１３甲所示，盒子有４５ 的体积浸入水中，所受的浮力为 Ｎ． （３）如图 １３乙所示，装有 １０枚硬币的盒子浸没在水中，重力 （选填“大于”“等于”或“小于”）盒子在水中受到的浮力，此时 盒子受到的浮力为 Ｎ． （４）如图１３丙所示，将装有１０枚硬币的盒子放到某液体中，盒子漂 浮，盒子有 ４ ５的体积浸入液体中．此时盒子受到的浮力为 Ｎ，液 体的密度为 ｋｇ／ｍ３． １８．小明制作了可测量物体质量的装置，如图１４甲所示，小筒与大筒 均为圆柱形容器．小筒和托盘的总质量为２００ｇ，小筒底面积为５０ｃｍ２，高 为１２ｃｍ，大筒中装有适量的水，托盘上不放物体时，在大筒上与水面相 平的位置对应刻度为“０”，将小筒竖直压入水中、水面距小筒底１０ｃｍ时， 在大筒上与水面相平位置标为最大测量值．把被测物体放入托盘中，读出 大筒上与水面相平位置对应的刻度值，即为被测物体的质量，ｇ取 １０Ｎ／ｋｇ． （１）利用装置正常测量过程中，若托盘内所放物体质量为ｍ时，小筒 和托盘所受浮力的表达式为 ． （２）当水面距小筒底１０ｃｍ时，小筒所受浮力为 Ｎ． （３）该装置所能测量物体的最大质量为 ｇ． （４）他想利用此装置测算出石块的密度，操作如下：如图１４乙，将石 块放入托盘中，读出大筒上的示数为２５０ｇ；如图１４丙，将此石块沉入水 中，读出大筒上的示数为１００ｇ，则该石块密度为ρ石 ＝ ｋｇ／ｍ ３． 四、计算题 １９．我国从远古时代就开始利用浮力了．在距今７５００年前的新石器 时期，我国古代劳动人民就制造出了独木舟．如图１５所示，该独木舟外形 可看成一个长方体，它长 ２ｍ、宽 ５０ｃｍ、高 １５ｃｍ，质量为 ５０ｋｇ，ｇ取 １０Ｎ／ｋｇ．求： （１）当独木舟底部距离水面１０ｃｍ时，底部受到水的压强． （２）独木舟空载时受到的浮力． （３）独木舟能承载货物的最大重力                                                                                          ． ! ! " # $ " % & ! % # " ' !" !"#$% &'()*+ !" ,- ' !# $ % ' !$ () *+ ,+ " # $ ' !% -. $ % & " ! # " # $ /0 12'( ' !! &3')* & " # $ ' !& ! ! 4%& 书 沉与浮 一、物体的沉浮条件 做一做：将土豆和苹果一起放进水里，观察 到土豆在水中下沉，而苹果是漂浮在水面上的． 用力向下压苹果使其浸没在水中，一松手，苹果 又向上浮起．若给苹果扎上几枚铁钉，则原本在 水面漂浮的苹果会下沉；若在水里加一些盐，原 来沉在水底的土豆会向上浮起． 填一填：浸没在液体中的物体，受到方向 的重力和方向 的浮力两个力 的作用．根据物体所受浮力与重力的大小的不 同，物体的沉浮存在三种情况，如图１所示． （１）当浮力小于重力时，物体 ； （２）当浮力等于重力时，物体 ； （３）当浮力大于重力时，物体 ． 想一想：在水里加盐，土豆的重力并没有改 变，土豆为什么能向上浮起？向上浮起的土豆能 一直向上运动吗？最后处于什么状态？ 议一议：在水里加盐，增大液体的 ， 所以能增大土豆受到的 ．当土豆在盐 水中受到的浮力 重力时，土豆上浮．当 土豆露出液面后，随着上浮，土豆排开液体的体 积逐渐减小，受到的浮力就逐渐 ．当浮 力等于重力时，土豆不再上浮，于是 在 液面上． 填一填：浸没在液体中的物体，其浮沉主要 取决于它所受到的 力与 力的 大小． （１）当 力大于 力时，物体 上浮． （２）当 力小于 力时，物体 下沉． （３）当 力等于 力时，物体 处于悬浮或漂浮状态． 推一推：由于Ｆ浮 ＝Ｇ排 ＝ρ液Ｖ排ｇ，而Ｇ物 ＝ ρ物 Ｖ物 ｇ，若将物体浸没在液体中并放手： （１）当物体悬浮时，Ｆ浮 Ｇ物，即 ρ液 Ｖ排 ｇ ρ物 Ｖ物 ｇ，易推知此时有 ρ液 ρ物． （２）当物体上浮时，Ｆ浮 Ｇ物，即 ρ液 Ｖ排 ｇ ρ物 Ｖ物 ｇ，易推知此时有 ρ液 ρ物．最终物体处于 状态． （３）当物体下沉时，Ｆ浮 Ｇ物，即 ρ液 Ｖ排 ｇ ρ物 Ｖ物 ｇ，易推知此时有 ρ液 ρ物．最终物体处于 状态． 状态 悬浮 上浮 下沉 力的关系 Ｆ浮 ＝Ｇ物 Ｆ浮 ＞Ｇ物 Ｆ浮 ＜Ｇ物 密度的关系 ρ液 ＝ρ物 ρ液 ＞ρ物 ρ液 ＜ρ物 二、控制沉与浮 １．轮船 做一做：把橡皮泥捏成团放在水面，观察橡 皮泥的运动状态；再把橡皮泥捏成碗形或船形 放在水面，观察橡皮泥的运动状态． 填一填：当把橡皮泥捏成碗形或船形放在 水面时，受到的重力没有改变，但是由于它排开 水的体积 ，受到的浮力 ，所 以能漂浮在水面上．对于钢铁制造的轮船，只要 空心的程度足够大，就能漂浮在水面上． ２．气球和飞艇 做一做：找一个非常薄的塑料袋，口向下放 置，并将袋口用透明胶带适当粘合变小（不要封 死），使它变为上大下小的气球形状，用酒精灯 在袋口处对空气加热，不一会儿，塑料袋即可 升空． 填一填：热气球（如图 ２所示）的升降与热气球 体积及其内部气体密度的 变化有关．热气球的巨大 气袋内充满空气（忽略体 积变化），加热气袋中的空气，内部气体升温，密 度 ，当内部气体的密度比其外部的气 体密度 到一定程度时，热气球便上升． 节日里放飞的气球、高空探测气球中充的是密 度 空气的氢气或氦气，所以也能飘在 空中． ３．密度计 看一看：如图３所示为测量 液体密度的工具 ——— 密度计， 观察其组成与结构． 填一填：密度计是一根上 部标有 、形状特殊的 玻璃管，管下部的玻璃泡内封 装入小铅丸．用密度计测量液体的密度时，它所 受的浮力 它受到的重力．根据密度计 浸入液体的 就可以从刻度上读出液体 的密度． 潜艇 做一做：如图４所示，在试管底部放入适量 铁丝，试管口用插入两根玻璃管的橡胶塞密封， 其中一根玻璃管通过胶管与注射器相连，这就 做成了潜水艇模型．把模型浸入水中，从管内抽 气，模型将怎样运动？为什么？向管内打气，模型 又将怎样运动？为什么？ 填一填：把潜水艇模型放入水中，向外抽气 时，由于内部的压强减小，水就会从下面的玻璃 管进入试管，使模型的重力大于它受到的浮力， 于是模型 ；反之，向管内打气，会把部 分水排出模型，使模型的重力小于它受到的浮 力，于是模型 ．由此总结出潜水艇是通 过改变 实现上浮和下沉的． 【即学即练】 １．我国最新推出的０９６型战略核潜艇具备 全球打击能力．在进行战备训练时，下列对该潜 艇的说法中正确的是 （　　） Ａ．通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉 Ｂ．在水面下匀速下潜过程中，受到的浮力 增大 Ｃ．从长江潜行进入东海时，需要往水舱内 注水 Ｄ．从长江潜行进入东海时，受到的浮力会 变小 ２．一个体积为１００ｃｍ３、质量为９０ｇ的球放 入足够深的水中，静止后的状态及所受浮力大 小为（ｇ取１０Ｎ／ｋｇ） （　　） Ａ．漂浮，０．９Ｎ Ｂ．漂浮，１Ｎ Ｃ．沉底，０．９Ｎ Ｄ．沉底，１Ｎ ３．小明洗碗时发现，同一 只碗可以漂浮在水面上，也可 以沉入水底，如图５所示．下 列说法正确的是 （　　） Ａ．碗漂浮时所受的浮力大于它所受的重力 Ｂ．碗漂浮时所受的浮力等于它排开的水所 受的重力 Ｃ．碗沉底时所受的浮力大于它漂浮时所受 的浮力 Ｄ．碗沉底时排开水的体积等于它漂浮时排 开水的体积 ４．物理兴趣小组的同学 制作了一个简易密度计，分别 放入盛有不同液体的两个烧 杯中，静止时液面相平如图６ 所示，密度计在液体中受到浮 力Ｆ甲 Ｆ乙，液体对杯 底的压强ｐ甲 ｐ乙．（选 填“＜”“＝”或“＞”） !" !!"## $#$% $ "% !&&'(#) * # !" ! ./012 +,-./012 3 45/06789:;1 #&$!+$",!"-. <5=>6?@AB;1 #&$!+$",!"%. 3456789: 3457;<=>?@AB9C DE"FGHIJ FKLMNO PQRSTUIJVWL#$%&!'"("()X*- YZ[WL+&',-. !"#$ %&'()*+ !!"\]\J !^bcIJ !GHdefL#&$!+$",!"$- !!"ghL34ijklmnopqr "#"Wstb"7uDE"FGHd !YvGwL#&###- !lxdy"z{L#&$!!$",!"-0 !$$&--&-..,X|}~W !y€‚ƒ!"lxdh„…†P‡ˆY‰&Š !Yvy€z{!!!.$ !‹ŒŽyy‘’y ! ! 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FGHI JK3LF 、 3 MN 、 OP<Q RS ２ TUV JK3LF 、 3 MN 、 OP<Q RS １ TUV WXYZ WX[\]^ WX_` ， ]^ abc WXCde （１） ‹~r<‡ˆ‰Š„&ŒŽp‘ ． （２） 9m& ， 012pCq Ａ Žu Ｂ Ž80< 56 ， Hh’“Š”•– ， —\]2 ?c<˜™– ． （３） 9m& ， 012q Ｂ Žš›~hu Ａ Ž ， œž1rŸ ¡¢ ， £ž9¤&¥¦§560 12n¨h’©ªV“Š<F«9¬ ． （４） ­®pCjk{¯\]2?cwxž° P １００ｍＬ Ž ． pCjk¯ （ f"#;ghijk C8lmnop!qrs ）， \]2?c±²wx ž ｍＬ Ž ．（ tuvwxyz{)AY| @xy ，ｇ } １０Ｎ／ｋｇ） 书 ３７期２版竞技台参考答案 １．Ａ ２．６　５．２ ３７期３版参考答案 在流体中运动 １．Ｂ　２．Ｄ　３．Ｃ　４．Ａ ５．加快　小于 ６．内侧　大 认识浮力 １．Ｃ　２．Ｂ　３．Ｂ　４．Ｃ　５．Ａ ６．大于　竖直向上 ７．ρ液 ｇｈ２Ｓ　ρ液 ｇ（ｈ２－ｈ１）Ｓ　０ ８．＝　 ＞　压力差　１２ ３７期４版参考答案 科学探究：浮力的大小 １．Ｃ　２．Ａ　３．Ｄ　４．Ｂ　５．Ｃ　６．Ｄ ７．大于　１．２ ８．变大　１１ ９．（１）浮力　（２）物体排开液体的体积 （３）（ａ）（ｃ）（ｄ） （４）错误　没有控制物体排开液体的体积相同 １０．（１）甲、乙　（２）偏小　（３）Ｂ （４）丁、甲、乙、丙　（５）２×１０３　（６）能 １１．解：（１）木块的重力 Ｇ＝ｍｇ＝ρ木Ｖ木ｇ＝０．６×１０ ３ｋｇ／ｍ３×１．２× １０－３ｍ３×１０Ｎ／ｋｇ＝７．２Ｎ （２）水对容器底的压强 ｐ＝ρ水 ｇｈ＝１．０×１０ ３ｋｇ／ｍ３×１０Ｎ／ｋｇ× ０．１５ｍ＝１．５×１０３Ｐａ （３）由阿基米德原理知，木块受到的浮力 Ｆ浮 ＝ρ水Ｖ排ｇ＝ρ水Ｖ木ｇ＝１．０×１０ ３ｋｇ／ｍ３ ×１．２×１０－３ｍ３×１０Ｎ／ｋｇ＝１２Ｎ 由力的平衡条件知，木块受到手的压力 Ｆ压 ＝Ｆ浮 －Ｇ＝１２Ｎ－７．２Ｎ＝４．８Ｎ 书 一、选择题 １．浮力在生活中有很多应用，下列说法不正确的是 （　　） Ａ．潜水艇通过改变自身重力实现上浮和下沉 Ｂ．气球和飞艇可以飘在空中是因为充入了密度大于空气的气体 Ｃ．轮船的排水量越大，表明轮船满载时货物和船自身质量之和越大 Ｄ．密度计在不同液体中总是处于漂浮状态，所以将其插入待测液体中， 待静止后密度计露出液面越多，待测液体密度越大 ２．甲、乙、丙是由不同材料制成的质量相等的实心球，把它们投入水中静 止后，甲球漂浮、乙球悬浮、丙球沉底，则它们受到浮力的情况是 （　　） Ａ．甲球受到的浮力最小 Ｂ．乙球受到的浮力最小 Ｃ．丙球受到的浮力最小 Ｄ．三球受到的浮力相同 ３．妈妈生日那天，小梦给妈妈煮饺子时发现，当把饺子放入沸腾的水中 后，饺子先下沉到锅底，过了一会儿又上浮，最终漂浮在水面上．下列分析不 正确的是（不考虑饺子的吸水性） （　　） Ａ．饺子下沉过程中，受到水的压强变大 Ｂ．饺子上浮过程中，受到的浮力大于它所受的重力 Ｃ．饺子上浮过程中，受到的浮力等于它排开液体所受的重力 Ｄ．饺子在水面漂浮时，受到的浮力大于它所受的重力 ４．将鸡蛋放入盐水中呈现如图１所示状态，缓慢向杯中 加盐或水使鸡蛋悬浮，下列说法正确的是 （　　） Ａ．加盐可以让鸡蛋悬浮 Ｂ．鸡蛋悬浮时液体密度大 Ｃ．鸡蛋悬浮时受到的浮力大 Ｄ．鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大 ５．上海海洋大学教授冯东团队搭载中国科学院深海科学与工程研究所 探索二号科考船及深海勇士号载人深潜器，赴“海马”冷泉，顺利完成上海海 洋大学首批次南海冷泉载人深潜任务．海水密度取 １．０×１０３ｋｇ／ｍ３，ｇ取 １０Ｎ／ｋｇ．则下列说法中正确的是 （　　） Ａ．科考船卸下载人潜水器后，船“吃水”更深 Ｂ．科考船卸下载人潜水器后，船受到的浮力大小不变 Ｃ．载人潜水器潜入海面以下，下潜过程中受到的浮力大小不变 Ｄ．载人潜水器潜入４５００ｍ深的海域受到海水的压强为４．５×１０８Ｐａ ６．如图２所示，一个充气的气球下面挂一个金属块，把它们放入水中某 处恰能悬浮．若水足够深，把气球和金属块往下移动一段距离，松开手它们将 （　　） Ａ．静止不动 Ｂ．向上运动，最终漂浮 Ｃ．向下运动，最终沉底 Ｄ．先向下运动，然后回到原来的位置 ７．如图３所示，将一支自制的简易密度计先后放入盛有不同液体的两个 烧杯中，静止后竖直立在液体中，两液面相平，下列判断不正确的是 （　　） Ａ．密度计上ａ处的刻度数值比ｂ处小 Ｂ．密度计底部所受液体的压强相等 Ｃ．密度计在两种液体中受到的浮力大小相等 Ｄ．甲液体对容器底部的压强比乙液体对容器底部的压强小 ８．ａ、ｂ两种物质的质量和体积关系图像如图４所示，分别用ａ、ｂ两种物质 制成体积相等的甲、乙两实心物体，浸没在水中．放手稳定后 （　　） Ａ．甲漂浮，甲受到的浮力大 Ｂ．乙漂浮，乙受到的浮力大 Ｃ．甲漂浮，乙受到的浮力大 Ｄ．乙漂浮，甲受到的浮力大 ９．如图５所示，将两个相同的物体放入甲、乙两个容器内中央位置，同时 等量缓慢地向甲、乙容器中注水，假设物体密度小于水且注水过程中物体不 会倾倒，则 （　　） Ａ．甲容器中的物体先浮起 Ｂ．乙容器中的物体先浮起 Ｃ．甲、乙容器中的物体同时浮起 Ｄ．都有可能 １０．在浮力单元复习课上，同学们用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密 度．如图６甲所示，先把鸡蛋缓慢放入盛满水的溢水杯中，鸡蛋沉底，测得溢 出水的重力为Ｇ１；如图６乙所示，再把同一个鸡蛋缓慢放入盛满盐水的溢水 杯中，鸡蛋漂浮，测得溢出盐水的重力为Ｇ２．下列说法正确的是 （　　） Ａ．鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力分别为Ｆ１和Ｆ２，它们的关系是Ｆ１ ＞Ｆ２ Ｂ．鸡蛋的体积为 Ｇ１ ρ水 ｇ Ｃ．鸡蛋的密度为 Ｇ１ Ｇ２ ρ水 Ｄ．鸡蛋的密度为 Ｇ２ Ｇ１ ρ盐水 二、填空题 １１．泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”．如图７所示，冲泡茶叶 时，部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大，由于浮力大于重力而 （选填“上浮”或“下沉”）；茶叶充分吸水后由于其密度 （选填“大于”或“小于”）水的密度而下沉． １２．如图 ８所示，一艘核潜艇在一次军事演习中，先悬停在水面下 ３００ｍ处，根据演习指令，需要上浮至２００ｍ处悬停，在此过程中浮力大小 （选填“变大”“不变”或“变小”）；为完成此上浮过程，需要向水舱 内充水、排水的情况是 ． １３．如图９所示，用塑料瓶制成的潜水艇模型悬 浮于水中，此时模型受到的浮力 （选填“大 于”“等于”或“小于”）重力．当通过进排气管向瓶 中打气时，瓶内气体的压强将 （选填“变 大”“变小”或“不变”，下同），模型将上浮；在上浮 过程中，水对模型底部的压强将 ． （下转第４版                                                                                             ） !"#$ %&' ! ! ! " ! " ! " " # ! # #$$ " #%& "%& !%& & !%& "%& #%& %$'( # ! ! ) ! * $% "&& ( #&& ( ! + ! , " # " # ! - 书 １．如图１所示，在三个相同的容器中装有质 量相同的水，将木块 Ａ、金属块 Ｂ按不同的方式 放入水中，待Ａ、Ｂ静止时，水面高度的大小关系 相比较，正确的是 （　　） Ａ．ｈ甲 ＝ｈ乙 ＝ｈ丙 　　Ｂ．ｈ甲 ＝ｈ乙 ＞ｈ丙 Ｃ．ｈ甲 ＞ｈ乙 ＝ｈ丙 Ｄ．ｈ甲 ＞ｈ乙 ＞ｈ丙 ２．我校“格物致知”物理社团 学生自制了一个“浮力秤”，可方 便地称量物体的质量，其构造如图 ２所示．小筒底面积为１００ｃｍ２，总 长为 ２０ｃｍ，透明大筒底面积为 ５００ｃｍ２（称量过程中水始终未溢 出），秤盘中不放物体时，小筒浸入水中的长度 为８ｃｍ，该浮力秤在小筒侧壁上标出刻度（ｇ取 １０Ｎ／ｋｇ）．问： （１）小筒和秤盘的总重力是 Ｎ． （２）该浮力秤能称出物体的最大质量是 ｋｇ． （３）将待测物体放入秤盘，小筒下降４ｃｍ， 则物体的质量 （选填“大于”“等于”或 “小于”）０．４ｋｇ． （４）小筒侧壁上标出的刻度是 （选 填“均匀”或“不均匀”）的． ３．如图３所示，为实施流花１１－１油田二次 开发，中国工程师需要将导管架从陆地工厂运至 海洋指定位置． ①工程师将导管架装载在驳船上，静止时 驳船排开海水的体积为８×１０４ｍ３，如图甲； ②驳船将导管架运至海洋指定位置后，导 管架被推入海中，如图乙； ③驳船和导管架完全分离后，静止时空驳 船排开海水的体积为５×１０４ｍ３，如图丙． 已知导管架的体积为３．３×１０４ｍ３，海水的 密度为１．１×１０３ｋｇ／ｍ３，ｇ取１０Ｎ／ｋｇ．求： （１）导管架受到的重力． （２）导管架和驳船完全分离后，导管架最终 静止时受到的浮力． ()*+,- !" ./ & ' & ' & ' " # & ! ! " # & ! # '() *+ , - . / 0 1 2 ! 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