9.3 物体的浮沉（考点解析）-2024-2025学年八年级物理下册同步考点解析与训练（沪粤版2024）

9.3 物体的浮沉 一、物体的浮沉条件 1.浸没在液体中的物体 （1）当时：物体上浮， 最后物体漂浮： （部分浸没）。 （2）当时 ：物体悬浮； 可停在液体内部任意位置。 （3）当时：物体下沉； 最终沉在水底，。 2.如果实心物体（质量均匀）浸没在液体中 物体的重力可表示为：，排开液体的重力可表示为，又因，所以，当物体浸没在液体中时，，所以 （1）当时，即，可得出时，物体上浮，最终漂浮在液面上。 （2）当时，即，可得出时，物体悬浮在液体中。 （3）当时，即，可得出时，物体下沉，最终沉在底部。 点拨 1.悬浮和漂浮的比较 （1）相同点：都是静止的平衡状态，受力特点相同：。 （2）不同点：①悬浮是物体完全浸没在液体中。；对于实心物体：。 ②漂浮是部分浸没，。对于实心物体：。 2.浮力的计算方法 方法 公式 适用范围 称重法 已知重力和弹簧测力计示数 压力差法 已知上下表面压强 原理法 已知液体密度和排开液体体积 平衡法 漂浮或悬浮 二、浮沉条件在技术上的应用 1.潜水艇 （1）工作原理：通过水舱充放水改变自身重力来实现潜水艇的下潜、上浮的。 （2）方法：潜水艇两侧有水舱，向水舱中充水时，潜水艇的重力逐渐增大，增大到时，可悬浮于某一位置航行；至时，则潜水艇下潜。当用压缩空气将水舱内的水排出一部分时，当时,而上浮。 点拨 潜水艇浮力的变化分析 潜水艇所受浮力与液体密度和排开液体体积有关，当潜水艇始终在水面下航行时，不管是上浮还是下沉，潜水艇所受浮力不变。 （3）中国工程院院士黄旭华率领其团队用了几十年的时间，完成了新中国第一代核潜艇的研制。他为我国的核潜艇事业作出了突出贡献，2019年获得“共和国勋章”。 2.探测气球 （1）工作原理：内部充有密度小于空气的氢气，使浮力大于重力而升空。 （2）气球的下降：气球的顶部装有放气阀门，当其工作完毕后，会自动打开阀门释放掉部分氢气，使气球体积缩小，所受浮力随之减小，气球就会缓缓地落回地面。 3.浮筒打捞 打捞沉船时，先在浮筒内注满水，并将其固定在沉船上，再向浮简中输入高压空气，排出其中的水，使连成一体的沉船和浮简所受的重力小于浮力，沉船随着浮筒上升。 ▲知识拓展 1.轮船 （1）工作原理：利用空心的方法，增大可以利用的浮力，漂浮在水面上。 （2）排水量（）：轮船满载时排开水的质量。 因为轮船漂浮：， 所以：。 （3）轮船浮力的变化分析：一艘轮船在河水中航行，当该轮船驶入海洋中时，船一直漂浮在水面上。设轮船的总质量不变，轮船在河水、海水中所受到的浮力分别为和，河水密度为和海水密度为。因为，。所以。故轮船驶入海洋中时，上浮一些。 2.密度计 （1）工作原理：密度计漂浮在被测液体中，，浮力大小不变。 （2）用它来测量液体密度时，密度计漂浮在液体中，且不变，利用阿基米德推导式，改变，改变，从而可以比较的大小，且可以读数。 （3）刻度分布特点：上面刻度小，下面刻度大。 考点1 物体的浮沉条件 【典例1】如图所示，刚倒入玻璃杯中的汽水会产生很多小气泡。此时，将一些葡萄干加入杯中，有些葡萄干会先沉入杯底。当这些葡萄干表面吸附足够的小气泡后，它们受到的浮力 重力，从而上浮；上浮到液面后，由于小气泡破裂，导致它们受到的浮力 重力，于是又沉入杯底。（选填“大于”“等于”或“小于”） 【答案】 大于 小于 【详解】[1]当葡萄干表面吸附足够小气泡后，排开液体体积增大，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，浮力增大，此时浮力大于重力，葡萄干上浮。 [2]葡萄干上浮到液面后，小气泡破裂，排开液体体积减小，浮力减小，此时浮力小于重力，葡萄干又沉入杯底。 【针对训练1】将质量36g体积为40cm3的物体浸没在盛水容器中，放手后物体将 （选填“上浮”，悬浮或“下降”），物体最终静止时受到的浮力是 N。 【答案】 上浮 0.36 【详解】[1]物体的重力为 物体浸没在盛水容器中时受到的浮力为 物体受到的浮力大于重力，它将上浮。 [2]物体上浮，最终将漂浮于水面，此时受到的浮力为 【针对训练2】一个物体所受的重力为10N，体积为，将其浸没在水中时，此时它所受的浮力为 N，它所受的重力和浮力的合力大小为 N，方向为 ，放手后物体将 （选填“上浮”“下沉”或“悬浮”）。（g取） 【答案】 12 2 竖直向上 上浮 【详解】[1]根据阿基米德原理得 [2][3]重力的方向与浮力方向相反，且在同一条直线上，故合力 方向竖直向上。 [4]因为浮力大于重力，故放手后物体将上浮。 考点2 浮沉条件在技术上的应用 【典例2】潜水艇是海军的战略重器，建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障。如图1，排水量为，此时潜水艇所受到海水的浮力为 N，潜水艇的水舱向外排出一部分海水后开始上浮，潜水艇在图2中的位置时受到海水的浮力为 N；最终潜水艇静止在图3中的海面上。由此可见，潜水艇是通过改变 实现上浮和下潜的。（） 【答案】 自身重力 【详解】[1]潜水艇所受到海水的浮力为 [2][3]图1到图2，海水的密度不变，潜水艇排开水的体积不变，根据，潜水艇所受到海水的浮力不变，所以潜水艇在图2中的位置时受到海水的浮力仍为。潜水艇所受到海水的浮力不变，潜水艇的水舱向外排出一部分海水后重力减小，浮力大于重力，所以上浮，由此可见，潜水艇是通过改变自身重力实现上浮和下潜的。 【针对训练1】模拟潜水艇工作原理的装置如图所示，模拟装置在水面下下潜时，所受浮力大小将 。若要使模拟装置上浮，应该用注射器 （选填“向内压入”或“向外抽出”）空气。 【答案】 不变 向内压入 【详解】[1]潜水艇模拟装置在水下下潜过程中，潜水艇的体积不变，排开水的体积不变，由可知，潜水艇受到水的浮力不变。 [2]如果想要模拟潜水艇的试管上浮，由于浮力不变，根据物体上浮条件可知潜水艇自重G应减小，所以，试管里的一部分水应排出，所以，应该向内压入空气。 考点3 浮力的计算 【典例3】在气球里面充入足够多密度比空气小的氢气，即可实现气球升空。如图，一个体积为、质量为的氢气球，在地面附近受到空气的浮力为 N。用一根质量不计的细线将一个小铁块绑在该氢气球下方，发现刚好可以悬浮在空气中，则小铁块的重力为 N。（空气密度为，小铁块的浮力忽略不计） 【答案】 0.129 0.069 【详解】[1]根据阿基米德原理知，氢气球在地面附近受到空气的浮力为 [2]氢气球悬浮在空气中受力平衡，可知 所以铁块的重力 【针对训练1】如图所示，一长方体物块漂浮在水面上时，物块露出水面的体积是总体积的2/5；当它漂浮在另一液面上时，浸入液体的体积是总体积的1/2。水和液体对物块下表面的压强分别为和，则 （选填“>”、“=”或“<”），杯中液体的密度是 。 【答案】 = 【详解】[1]长方体物块在水中和另一液体中均漂浮，浮力等于重力，重力相同，则浮力相同，根据浮力的产生原因可知水和液体对物块下表面的压力相同，根据可知水和液体对物块下表面的压强相同，即。 [2]设长方体物块体积为，长方体物块在水中和另一液体中所受浮力相同，根据则有，则杯中液体的密度为 【针对训练2】如图所示，用细线将木块A和金属块B连接在一起，松手后放开它们时B恰好悬浮在水中。若木块A的密度为，木块A与金属块B的体积之比为79∶2，则金属块的密度为 。 【答案】8.9×103 【详解】设木块A与金属块B的体积分别为79V、2V， 因为A、B恰好悬浮在水中，所以GA+GB=F浮 则排开水的体积V排就等于木块和金属块的总体积，即V排=V木+V金属=(79+2)V=81V 即mAg+mBg=ρ水gV排 则ρA×79Vg+ρB×2Vg=ρ水g×81V 将A的密度为0.8×103kg/m3，水的密度1.0×103kg/m3代入上式解得ρB=8.9×103kg/m3 1．潜艇从海面下潜到海里但未全部没入海水的过程中，它所受的浮力逐渐 （选填“变大”“不变”或“变小”）。若潜艇悬浮在海水中，当利用压缩空气把水舱中的海水排出一部分时，则潜艇将 （选填“上浮”或“下沉”）。 【答案】 变大 上浮 【详解】[1]潜水艇从海面下潜但未全部没入海水的过程中，V排不断增大，由可知它所受的浮力逐渐变大。 [2]若潜艇悬浮在海水中，潜艇排开海水的体积不变，受到的浮力不变；当将水舱内的水排出一部分后，潜水艇的重力减小，故重力小于浮力，潜水艇将上浮。 2．一艘远洋轮船由大海驶入黄浦江后，船体将 一些（选填“下沉”或“上浮”），它受到的浮力大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。当远洋轮船卸下货物后，发现船身上浮了一些，此时它受到的浮力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 下沉 不变 变小 【详解】[1][2]当轮船由大海驶入黄浦江后，船体的状态都是漂浮，根据物体的浮沉条件可知，船体在大海和黄浦江中受到的浮力均等于自身的重力大小，所以它受到的浮力大小不变；当轮船由大海驶入黄浦江后，海水变为淡水，液体密度会减小，由F浮=ρ水gV排可知，在这个过程中，由于浮力不变 ，船体排开液体的体积会增大，船体会下沉。 [3]当远洋轮船卸下货物后，船体的重力变小，船体依旧漂浮，浮力等于重力，所以船体受到的浮力变小。 3．将质量为0.5kg的物体，轻轻放入盛满足量水的溢水杯中，溢出0.3kg的水，则此物体受到的浮力是 ，该物体在水中静止时处于 状态（选填“漂浮”“悬浮”“沉底”）。 【答案】 3 沉底 【详解】[1]物体受到的浮力 [2]物体重力为 根据物体的浮沉条件可知该物体在水中静止时处于沉底状态。 4．如图所示，莉莉将完整的橘子放入水中，橘子漂浮，将橘子剥开后放入水中，橘子皮漂浮，橘肉沉底，说明橘肉的密度 （选填“>”、“=”或“<”）整个橘子的密度。不考虑水溅出，则从图甲到图乙水面 （选填“上升”、“下降”或“不变”）。 【答案】 大于 下降 【详解】[1]整个橘子漂浮在水面上，所以，整个橘子的密度小于水的密度；橘肉沉底，所以，橘肉的密度大于水的密度，说明橘肉的密度大于整个橘子的密度。 [2]整个橘子漂浮在水面上，受到的浮力等于整个橘子的重力；橘子皮漂浮，受到的浮力等于它的重力，橘肉沉底，受到的浮力小于它的重力，所以，橘子皮和橘肉受的总浮力小于整个橘子的重力，即从图甲到图乙，橘子受的总浮力变小，排开水的体积变小，所以，不考虑水溅出，则从图甲到图乙水面下降。 5．如图所示，桌面上有甲、乙两个完全相同的装满了水的玻璃缸。其中甲水中漂浮着一只小鸭子，乙水中漂浮着一只大鸭子。若两只鸭子受到的浮力分别为，玻璃缸对桌面的压力分别为。则 ， 。 【答案】 < = 【详解】[1]如图，两只鸭子都漂浮在水面上，大鸭子排开水的体积较大，根据阿基米德原理可知，大鸭子受到的浮力较大，即。 [2]两只鸭子都漂浮在水面上，受到的浮力等于各自的重力，即它们各自的重力等于它们排开的水的重力，所以，两个玻璃缸中水和鸭子的总重是相等的，玻璃缸也完全相同，所以，两个玻璃缸与各自里面的水、鸭子的总重相等，它们对桌面的压力也相等，即。 6．如图所示，水平桌面上，一个密度为ρ的实心小球，甲、乙是分别盛满密度为、两种不同液体的相同溢水杯．将小球分别放入甲、乙溢水杯中，静止后小球受到的浮力分别为，溢出液体的质量分别为．则： (1)小球放入溢水杯后，液体对容器底部的压强 ； (2)若小球在甲中沉底，在乙中漂浮，则 （选填“<”、“=”、或“>”，下同）； (3)若小球在甲中漂浮，在乙中悬浮，则 ，此时容器对桌面的压强 。 【答案】(1)不变 (2)< (3) = > 【详解】（1）小球放入溢水杯后，液体从溢水杯溢出，液面到容器底部的深度没有发生改变，液体对容器底部的压强不变。 （2）根据浮沉条件可知，小球在甲中沉底，小球受到的浮力与重力的关系为，根据阿基米德原理可知，则，当小球在乙中漂浮，小球受到的浮力与重力的关系为，同理可得，，所以，所以。 （3）[1]小球在甲中漂浮，在乙中悬浮，都受到浮力和重力，都处于平衡状态，是二力平衡现象，即有、，所以。 [2] 根据物体浮沉条件可知，小球在甲中漂浮，在乙中悬浮时，甲乙溢水杯中液体密度的关系分别有、，即，甲乙溢水杯中剩余液体体积关系有，由可知，甲乙溢水杯中剩余液体的质量，所以甲乙溢水杯对桌面的压力，根据可得，在受力面积相同时，甲乙溢水杯对桌面的压强。 7．小超用废圆珠笔芯自制了一支密度计，该密度计漂浮在水中受到的浮力 漂浮在酒精中时受到的浮力（选填“大于”、“小于”或“等于”）。小超利用已知液体密度进行了刻度标注，如图所示，A点标注，C点标注；B为的中点，则B点标注的密度 （选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】 等于 小于 【详解】[1]该密度计漂浮在水中和酒精中，由漂浮条件可知，浮力等于重力，故浮力大小相等。 [2]密度计的刻度是上小下大、上疏下密。A点标注1×103kg/m3，C点标注1.5×103kg/m3；故两种的密度中间值应该在中点的下方，才能满足上疏下密，因B为AC的中点，其密度小于中间值1.25×103kg/m3。 8．如图所示，水平桌面上有A、B两个相同容器，分别装有密度为、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两容器对桌面的压强分别为、，则 ， （均选填“>”“<”或“=”）。 【答案】 > > 【详解】[1]由图可知，小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态，根据浮沉条件可知，ρ1>ρ球，ρ2=ρ球，所以ρ1>ρ2。 [2]两杯中液面相平，则两液体的体积关系为V1>V2，根据m=ρV可知两液体的质量关系为m1>m2，A容器对水平桌面的压力为F1=G1=(m容器+m1+m球)g B容器对水平桌面的压力为F2=G2=(m容器+m2+m球)g 则F1>F2，两个容器的底面积相同，由可知A、B两容器对桌面的压强的关系是p1>p2。 9．人体的密度跟水的密度差不多（）。如图所示，质量为50kg的小明套着游泳圈（游泳圈重力不计）在游泳池中漂浮时，小明浸在水中的体积为他自身体积的，则游泳圈浸在水中的体积约为（　　） A．10dm3 B．20dm3 C．30dm3 D．40dm3 【答案】B 【详解】人的密度与水的密度相同，若使人不沉底，则排开水的体积应等于人的体积，此时浮力等于人的重力，人不沉底。人漂浮时，有浸在水中，则游泳圈浸在水中体积为人体积的。即为。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 10．某同学用试管制作了一个潜艇模型，如图所示。通过移动注射器的活塞对试管进行打气或吸气，便可使其实现上浮或下沉。下列说法正确的是（　　） A．该潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现浮沉的 B．向里推注射器的活塞，可使潜艇模型从图中位置下沉 C．该潜艇模型从图中位置下沉时，受到的浮力逐渐变小 D．该潜艇模型从图中位置上浮时，受到水的压强不变 【答案】A 【详解】A．该潜艇模型通过，移动注射器的活塞对试管进行打气或吸气，可以对试管进行排水和充水，从而改变它的重力，是通过改变潜艇的重力实现浮沉的，故A正确； B．向里推注射器的活塞，则对试管充气，排出里面的水，可使潜艇模型重力减小，从图中位置上浮，故B错误； C．该潜艇模型从图中位置下沉时，排开水的体积不变，受到的浮力不变，故C错误； D．该潜艇模型从图中位置上浮时，在水中的深度减小，受到水的压强减小，故D错误。 故选 A。 11．潜水艇是维护海洋权益的关键装备，如图为某潜水艇在海水中的运行状态示意图。潜水艇在水中处于悬浮状态，某时刻其由水下的甲位置下潜到乙位置，则下列说法正确的是（　　） ‍ A．若潜水艇浮出水面且处于漂浮状态时，其所受到的浮力大于自身重力 B．潜水艇在水下由甲位置下潜到乙位置的过程中，其受到的浮力变大 C．潜水艇由甲位置下潜到乙位置的过程中，潜水艇底部受到水的压强变大 D．潜水艇是靠改变自身浮力的大小来实现上浮和下沉的 【答案】C 【详解】A．潜水艇浮出水面且处于漂浮状态时，其所受到的浮力等于自身重力，故A错误； B．潜水艇由甲位置下潜到乙位置的过程中，排开水的体积不变，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，受到的浮力大小不变，故B错误； C．潜水艇在水下的甲位置下潜到乙位置的过程中，水的深度增加，由p=ρ液gh可知受到的液体压强变大，故C正确； D．潜水艇是通过排水或进水改变自身的重力来实现上浮和下沉的，故D错误。 故选C。 12．一质量分布均匀的物体漂浮于某种液体中，若将该物体截成大小不等的两部分，则（　　） A．大的下沉，小的上浮 B．大、小两部分都下沉 C．大、小两部分仍漂浮 D．大、小两部分都悬浮 【答案】C 【详解】质量均匀的物体漂浮于某种液体中，由沉浮条件可得，物体的密度小于液体的密度，若将该物体截成大小不相等的两部分，由于物体的密度不变，仍小于液体的密度，由沉浮条件可知，大、小两部分仍然漂浮在液体中，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 13．三个体积相同的小球、、在水中静止，如图所示。下列关于三个小球的浮力、密度、排开水的质量、重力的大小关系描述正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．由图可知，因为小球A、B、C体积相等，所以小球排开水的体积VA<VB=VC，由F浮=ρ水gV排可知FA<FB=FC，故A错误； B．由图可知，A漂浮、B悬浮、C沉底，则ρA<ρ水、ρB=ρ水、ρC>ρ水，所以ρA<ρB<ρC，故B错误； C．由于小球受到的浮力FA<FB=FC，根据阿基米德原理G排=F浮可知G排A<G排B=G排C，则根据G=mg可知m排A<m排B=m排C，故C错误； D．由图可知，A漂浮、B悬浮、C沉底，根据物体的浮沉条件可知FA=GA，FB=GB，FC<GC，又因为FA<FB=FC，所以，GA<GB<GC，故D正确。 故选D。 14．底面积为400cm2的薄壁圆柱形容器装有适量的水，圆柱形木块A的底面积是200cm2，漂浮在水面上，恰好有一半的体积露出水面，如图甲所示；如图乙所示，当把物体B叠放到木块A上时，木块A刚好浸没在水中，此时水面比甲图升高了2cm。下列判断正确的是（，g取10N/kg）（　　） A．木块A的体积是800cm3 B．木块A的高度是6cm C．物体B受到的重力是8N D．乙图中木块A受到的浮力是12N 【答案】C 【详解】AB．图甲中，木块A漂浮在水面上，有一半的体积露出水面，则排开水的体积为 当把物体B叠放到A上时，木块A恰好浸没到水面以下，此时水面比甲图升高了2cm，所以木块的体积V木=2S容Δh=2×400cm2×2cm=1600cm3 则木块A的高度是 故AB错误； CD．由阿基米原理可得甲图中A受到的浮力是 乙图中A受到的浮力是 物体A在甲图中处于漂浮状态，受到的浮力等于自身重力，所以GA=F浮A甲=16N 物体AB在乙图中整体处于漂浮状态，受到的浮力等于A、B的总的重力，则物体B的重力GB=F浮A乙-GB=16N-8N=8N 故C正确，D错误。 故选C。 15．水平桌面上放有两个完全相同的烧杯，分别盛有甲、乙两种不同的液体，如图所示是甲、乙两种液体的压强与深度的关系图像。将A、B两个体积相等的实心物体分别放入甲、乙两种液体中，两物体静止时两容器液面相平。下列判断正确的是（　　） A．甲、乙两液体的密度： B．A、B两物体受到的浮力： C．A、B两物体受到的重力： D．甲、乙两烧杯底部所受液体压强： 【答案】B 【详解】A．由图像可知，液体深度相同时，乙液体的压强大于甲液体的压强，由p=ρgh可知，乙液体的密度大于甲液体的密度，即，故A错误； B．A、B两个物体的体积相等，A物体浸在液体中的体积小于B物体浸在液体中的体积，而甲液体的密度较小，由阿基米德原理可知，液体密度越小，排开液体的体积越小，A物体受到的浮力小于B物体受到的浮力，即，故B正确； C．由图知A物体在甲液体中漂浮，物体A受到的浮力等于物体A的重力，B物体在乙液体中悬浮，物体B受到的浮力等于物体B的重力，由于A物体受到的浮力小于B物体受到的浮力，所以A物体受到的重力小于B物体受到的重力，即，故C错误； D．两物体静止时，两容器液面相平，乙液体的密度大于甲液体的密度，由p=ρgh可知，甲烧杯底部所受液体压强小于乙烧杯底部所受液体压强，即，故D错误。 故选B。 16．如图所示，将一个盛有水的圆柱形容器置于水平桌面上，用细杆（体积和质量均可忽略）将一个小球按压在水面下，使小球完全浸没在水中。小球静止时，细杆对小球的压力为F。已知小球的质量kg，小球的体积m3，圆柱形容器的横截面积为100cm2，求：g取10N/kg） (1)此时小球在水中受到的浮力； (2)细杆对小球的压力F； (3)撤去细杆，当小球再次静止时，容器底部所受压强的变化量。 【答案】(1)10N (2)2N (3)200Pa 【详解】（1）由于小球完全浸没，浮力为 （2）小球的质量kg，则重力 小球受竖直向下的重力、细杆对小球的压力、竖直向上的浮力，根据平衡条件知，压力为 （3）由可得，剪断细线后物体上浮，最终漂浮，此时物体受到的浮力 根据力的作用是相互的，且容器是柱形，液体的压力等于液体重力加上小球排开液体的重力，则容器底部所受压力的变化量等于减小的浮力为 容器底部所受压强变化量为 17．我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大载货量为40万吨，这么大的货船通过国际港口时，工作人员通常是通过读取货船没入海水中的深度来测量载货量。物理小组根据这个原理，利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图甲所示，玻璃杯底面积为80cm2，重为2N，将未知质量的铁块放入玻璃杯中，静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm。ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求： (1)玻璃杯底面所受水的压力； (2)铁块的质量； (3)此装置还可以作为密度计来测量未知液体的密度。如图乙所示，将空玻璃杯放入待测液体中，静止时浸入液体中的深度为2cm，求待测液体的密度。 【答案】(1)4.4N (2) (3) 【详解】（1）静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm，则玻璃杯底面所受水的压强 由可知，玻璃杯底面所受水的压力F=pS=550Pa×80×10-4m2=4.4N （2）因玻璃杯上表面受到水的压力为零，下表面受到的压力F=4.4N，则由压力差法F浮=F向上-F向下 可知，玻璃杯受到水的浮力F浮=F=4.4N 由图甲可知，装有铁块的玻璃杯在水中处于漂浮状态，根据物体的浮沉条件可知，玻璃杯和铁块的总重力G总=F浮=4.4N 则铁块的重力G铁=G总-G杯=4.4N-2N=2.4N 由G=mg可得铁块的质量 （3）将空玻璃杯放入待测液体中，空玻璃杯处于漂浮状态，由物体的浮沉条件可知，此时玻璃杯受到的浮力F浮′=G杯=2N 此时玻璃杯排开待测液体的体积V排=Sh1=80×10-4m2×2×10-2m=1.6×10-4m3 由阿基米德原理可知待测液体的密度 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 9.3 物体的浮沉 一、物体的浮沉条件 1.浸没在液体中的物体 （1）当时：物体上浮， 最后物体漂浮： （部分浸没）。 （2）当时 ：物体悬浮； 可停在液体内部任意位置。 （3）当时：物体下沉； 最终沉在水底，。 2.如果实心物体（质量均匀）浸没在液体中 物体的重力可表示为：，排开液体的重力可表示为，又因，所以，当物体浸没在液体中时，，所以 （1）当时，即，可得出时，物体上浮，最终漂浮在液面上。 （2）当时，即，可得出时，物体悬浮在液体中。 （3）当时，即，可得出时，物体下沉，最终沉在底部。 点拨 1.悬浮和漂浮的比较 （1）相同点：都是静止的平衡状态，受力特点相同：。 （2）不同点：①悬浮是物体完全浸没在液体中。；对于实心物体：。 ②漂浮是部分浸没，。对于实心物体：。 2.浮力的计算方法 方法 公式 适用范围 称重法 已知重力和弹簧测力计示数 压力差法 已知上下表面压强 原理法 已知液体密度和排开液体体积 平衡法 漂浮或悬浮 二、浮沉条件在技术上的应用 1.潜水艇 （1）工作原理：通过水舱充放水改变自身重力来实现潜水艇的下潜、上浮的。 （2）方法：潜水艇两侧有水舱，向水舱中充水时，潜水艇的重力逐渐增大，增大到时，可悬浮于某一位置航行；至时，则潜水艇下潜。当用压缩空气将水舱内的水排出一部分时，当时,而上浮。 点拨 潜水艇浮力的变化分析 潜水艇所受浮力与液体密度和排开液体体积有关，当潜水艇始终在水面下航行时，不管是上浮还是下沉，潜水艇所受浮力不变。 （3）中国工程院院士黄旭华率领其团队用了几十年的时间，完成了新中国第一代核潜艇的研制。他为我国的核潜艇事业作出了突出贡献，2019年获得“共和国勋章”。 2.探测气球 （1）工作原理：内部充有密度小于空气的氢气，使浮力大于重力而升空。 （2）气球的下降：气球的顶部装有放气阀门，当其工作完毕后，会自动打开阀门释放掉部分氢气，使气球体积缩小，所受浮力随之减小，气球就会缓缓地落回地面。 3.浮筒打捞 打捞沉船时，先在浮筒内注满水，并将其固定在沉船上，再向浮简中输入高压空气，排出其中的水，使连成一体的沉船和浮简所受的重力小于浮力，沉船随着浮筒上升。 ▲知识拓展 1.轮船 （1）工作原理：利用空心的方法，增大可以利用的浮力，漂浮在水面上。 （2）排水量（）：轮船满载时排开水的质量。 因为轮船漂浮：， 所以：。 （3）轮船浮力的变化分析：一艘轮船在河水中航行，当该轮船驶入海洋中时，船一直漂浮在水面上。设轮船的总质量不变，轮船在河水、海水中所受到的浮力分别为和，河水密度为和海水密度为。因为，。所以。故轮船驶入海洋中时，上浮一些。 2.密度计 （1）工作原理：密度计漂浮在被测液体中，，浮力大小不变。 （2）用它来测量液体密度时，密度计漂浮在液体中，且不变，利用阿基米德推导式，改变，改变，从而可以比较的大小，且可以读数。 （3）刻度分布特点：上面刻度小，下面刻度大。 考点1 物体的浮沉条件 【典例1】如图所示，刚倒入玻璃杯中的汽水会产生很多小气泡。此时，将一些葡萄干加入杯中，有些葡萄干会先沉入杯底。当这些葡萄干表面吸附足够的小气泡后，它们受到的浮力 重力，从而上浮；上浮到液面后，由于小气泡破裂，导致它们受到的浮力 重力，于是又沉入杯底。（选填“大于”“等于”或“小于”） 【针对训练1】将质量36g体积为40cm3的物体浸没在盛水容器中，放手后物体将 （选填“上浮”，悬浮或“下降”），物体最终静止时受到的浮力是 N。 【针对训练2】一个物体所受的重力为10N，体积为，将其浸没在水中时，此时它所受的浮力为 N，它所受的重力和浮力的合力大小为 N，方向为 ，放手后物体将 （选填“上浮”“下沉”或“悬浮”）。（g取） 考点2 浮沉条件在技术上的应用 【典例2】潜水艇是海军的战略重器，建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障。如图1，排水量为，此时潜水艇所受到海水的浮力为 N，潜水艇的水舱向外排出一部分海水后开始上浮，潜水艇在图2中的位置时受到海水的浮力为 N；最终潜水艇静止在图3中的海面上。由此可见，潜水艇是通过改变 实现上浮和下潜的。（） 【针对训练1】模拟潜水艇工作原理的装置如图所示，模拟装置在水面下下潜时，所受浮力大小将 。若要使模拟装置上浮，应该用注射器 （选填“向内压入”或“向外抽出”）空气。 考点3 浮力的计算 【典例3】在气球里面充入足够多密度比空气小的氢气，即可实现气球升空。如图，一个体积为、质量为的氢气球，在地面附近受到空气的浮力为 N。用一根质量不计的细线将一个小铁块绑在该氢气球下方，发现刚好可以悬浮在空气中，则小铁块的重力为 N。（空气密度为，小铁块的浮力忽略不计） 【针对训练1】如图所示，一长方体物块漂浮在水面上时，物块露出水面的体积是总体积的2/5；当它漂浮在另一液面上时，浸入液体的体积是总体积的1/2。水和液体对物块下表面的压强分别为和，则 （选填“>”、“=”或“<”），杯中液体的密度是 。 【针对训练2】如图所示，用细线将木块A和金属块B连接在一起，松手后放开它们时B恰好悬浮在水中。若木块A的密度为，木块A与金属块B的体积之比为79∶2，则金属块的密度为 。 1．潜艇从海面下潜到海里但未全部没入海水的过程中，它所受的浮力逐渐 （选填“变大”“不变”或“变小”）。若潜艇悬浮在海水中，当利用压缩空气把水舱中的海水排出一部分时，则潜艇将 （选填“上浮”或“下沉”）。 2．一艘远洋轮船由大海驶入黄浦江后，船体将 一些（选填“下沉”或“上浮”），它受到的浮力大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。当远洋轮船卸下货物后，发现船身上浮了一些，此时它受到的浮力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 3．将质量为0.5kg的物体，轻轻放入盛满足量水的溢水杯中，溢出0.3kg的水，则此物体受到的浮力是 ，该物体在水中静止时处于 状态（选填“漂浮”“悬浮”“沉底”）。 4．如图所示，莉莉将完整的橘子放入水中，橘子漂浮，将橘子剥开后放入水中，橘子皮漂浮，橘肉沉底，说明橘肉的密度 （选填“>”、“=”或“<”）整个橘子的密度。不考虑水溅出，则从图甲到图乙水面 （选填“上升”、“下降”或“不变”）。 5．如图所示，桌面上有甲、乙两个完全相同的装满了水的玻璃缸。其中甲水中漂浮着一只小鸭子，乙水中漂浮着一只大鸭子。若两只鸭子受到的浮力分别为，玻璃缸对桌面的压力分别为。则 ， 。 6．如图所示，水平桌面上，一个密度为ρ的实心小球，甲、乙是分别盛满密度为、两种不同液体的相同溢水杯．将小球分别放入甲、乙溢水杯中，静止后小球受到的浮力分别为，溢出液体的质量分别为．则： (1)小球放入溢水杯后，液体对容器底部的压强 ； (2)若小球在甲中沉底，在乙中漂浮，则 （选填“<”、“=”、或“>”，下同）； (3)若小球在甲中漂浮，在乙中悬浮，则 ，此时容器对桌面的压强 。 7．小超用废圆珠笔芯自制了一支密度计，该密度计漂浮在水中受到的浮力 漂浮在酒精中时受到的浮力（选填“大于”、“小于”或“等于”）。小超利用已知液体密度进行了刻度标注，如图所示，A点标注，C点标注；B为的中点，则B点标注的密度 （选填“大于”、“小于”或“等于”）。 8．如图所示，水平桌面上有A、B两个相同容器，分别装有密度为、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两容器对桌面的压强分别为、，则 ， （均选填“>”“<”或“=”）。 9．人体的密度跟水的密度差不多（）。如图所示，质量为50kg的小明套着游泳圈（游泳圈重力不计）在游泳池中漂浮时，小明浸在水中的体积为他自身体积的，则游泳圈浸在水中的体积约为（　　） A．10dm3 B．20dm3 C．30dm3 D．40dm3 10．某同学用试管制作了一个潜艇模型，如图所示。通过移动注射器的活塞对试管进行打气或吸气，便可使其实现上浮或下沉。下列说法正确的是（　　） A．该潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现浮沉的 B．向里推注射器的活塞，可使潜艇模型从图中位置下沉 C．该潜艇模型从图中位置下沉时，受到的浮力逐渐变小 D．该潜艇模型从图中位置上浮时，受到水的压强不变 11．潜水艇是维护海洋权益的关键装备，如图为某潜水艇在海水中的运行状态示意图。潜水艇在水中处于悬浮状态，某时刻其由水下的甲位置下潜到乙位置，则下列说法正确的是（　　） ‍ A．若潜水艇浮出水面且处于漂浮状态时，其所受到的浮力大于自身重力 B．潜水艇在水下由甲位置下潜到乙位置的过程中，其受到的浮力变大 C．潜水艇由甲位置下潜到乙位置的过程中，潜水艇底部受到水的压强变大 D．潜水艇是靠改变自身浮力的大小来实现上浮和下沉的 12．一质量分布均匀的物体漂浮于某种液体中，若将该物体截成大小不等的两部分，则（　　） A．大的下沉，小的上浮 B．大、小两部分都下沉 C．大、小两部分仍漂浮 D．大、小两部分都悬浮 13．三个体积相同的小球、、在水中静止，如图所示。下列关于三个小球的浮力、密度、排开水的质量、重力的大小关系描述正确的是（　　） A． B． C． D． 14．底面积为400cm2的薄壁圆柱形容器装有适量的水，圆柱形木块A的底面积是200cm2，漂浮在水面上，恰好有一半的体积露出水面，如图甲所示；如图乙所示，当把物体B叠放到木块A上时，木块A刚好浸没在水中，此时水面比甲图升高了2cm。下列判断正确的是（，g取10N/kg）（　　） A．木块A的体积是800cm3 B．木块A的高度是6cm C．物体B受到的重力是8N D．乙图中木块A受到的浮力是12N 15．水平桌面上放有两个完全相同的烧杯，分别盛有甲、乙两种不同的液体，如图所示是甲、乙两种液体的压强与深度的关系图像。将A、B两个体积相等的实心物体分别放入甲、乙两种液体中，两物体静止时两容器液面相平。下列判断正确的是（　　） A．甲、乙两液体的密度： B．A、B两物体受到的浮力： C．A、B两物体受到的重力： D．甲、乙两烧杯底部所受液体压强： 16．如图所示，将一个盛有水的圆柱形容器置于水平桌面上，用细杆（体积和质量均可忽略）将一个小球按压在水面下，使小球完全浸没在水中。小球静止时，细杆对小球的压力为F。已知小球的质量kg，小球的体积m3，圆柱形容器的横截面积为100cm2，求：g取10N/kg） (1)此时小球在水中受到的浮力； (2)细杆对小球的压力F； (3)撤去细杆，当小球再次静止时，容器底部所受压强的变化量。 17．我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大载货量为40万吨，这么大的货船通过国际港口时，工作人员通常是通过读取货船没入海水中的深度来测量载货量。物理小组根据这个原理，利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图甲所示，玻璃杯底面积为80cm2，重为2N，将未知质量的铁块放入玻璃杯中，静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm。ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求： (1)玻璃杯底面所受水的压力； (2)铁块的质量； (3)此装置还可以作为密度计来测量未知液体的密度。如图乙所示，将空玻璃杯放入待测液体中，静止时浸入液体中的深度为2cm，求待测液体的密度。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$