内容正文:
浮沉条件
课标考情
课程标准 能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
近五年广东
中考考情 考 点 出现年份 题 型 分 值
物体的浮沉条件 2024 作图题 1分
2022 综合能力题 2分
2021 选择题 3分
备考指导 高频考察的内容是利用浮沉条件判断物体所处的状态、利用浮沉条件判断液体和物体密度的关系、利用沉浮条件判断物体所受浮力的大小。
考点梳理
1. 物体在液体中静止后的状态:
物体的浮沉条件
1
状 态 力的关系 密度的关系 是否平衡
漂浮 F浮=G物 P物 < P 液 平衡
悬浮 F浮=G物 P物 =P液 平衡
沉底 F浮<G物 (F浮=G物-F支)
P物 >P 液 平衡
2. 物体的浮沉条件:
物体的浮沉 力的关系 密度的关系 是否平衡 最终状态
上浮 F浮>G 物 P物 <P 液 不平衡 漂浮
下沉 F浮<G物 P物 >P液 不平衡 沉底
注意:物体上浮过程中(物体未露出液面),V排不变,ρ液不变,F浮不变,露出液面后,V排变小,ρ液不变,F浮变小,最终F浮=
G物,物体漂浮。
3. 轮船的原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的轮船,必须把它做成__________的,使它能够排开更多的水,从而增大浮力。
(1)排水量:轮船满载时排开水的质量。单位为吨(t),由排水量m排可计算出轮船满载时受到的浮力F浮=__________,轮船和货物的总重力G=F浮。
(2)同一艘轮船,质量不变时,位置改变,所受的浮力不变。
浮力的应用
2
空心
m排g
4. 潜水艇的原理:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身的__________来实现的。
5. 气球和飞艇的原理:气球是利用空气的浮力升空的,气球里充的是密度小于空气的气体(如:氢气、氦气或热空气),使气球可以飘在空中。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。
重力
6. 密度计:
(1)原理:利用物体的漂浮条件来进行工作,可以漂浮在不同液体中测量液体的密度。
(2)密度计漂浮在液体中,F浮______G物,根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,液体的密度ρ液越大时,V排越_______,密度计露出液面的体积越大,故它的刻度线从上到下,对应的液体密度越来越________。
=
小
大
教材精练
1. (YH八下P114改编)某课外活动小组利用烧瓶做了一个演示潜水艇原理的模型,通过胶管A从烧瓶吸气或向烧瓶吹气,就可以使模型实现浮沉。如图1-18-1所示,模型现在悬浮在水中,要使其下沉,可通过胶管A______________
(填“从烧瓶吸气”或“向烧瓶吹气”),
下沉过程中,烧瓶受到的浮力__________
(填“变大”“不变”或“变小”)。
从烧瓶吸气
不变
2. (RJ八下P76改编)排水量为1 000 t 的轮船在河水中航行,满载时船及所装货物的总重力是__________N,所受河水的浮力是__________N;如果河水的密度为1×103 kg/m3 ,船排开河水的体积是__________m3。(g取10 N/kg)
3. (YH八下P114改编)我国制造的全球最大的矿砂船,满载排水量达45万吨,矿砂船从江中驶入大海,浮力大小将__________(填“增大”“减小”或“不变”);装满矿砂的矿砂船和空载的矿砂船受到的浮力__________(填“一样”或“不一样”)。
1×107
1×107
1×103
不变
不一样
4. (RJ八下P76改编)一个飞艇充入气体后的质量是1.5 t,体积为1 500 m3。当飞艇悬浮在空中时,它所装货物的质量为__________kg。(空气的密度取 1.29 kg/m3 ,g取 10 N/kg)
435
5. (RJ八下P81改编)相传三国时期,诸葛亮用很轻的竹篾扎成框架,把周围用纸糊起来,并在下端开口处放置一个小碟,点燃小碟内的松脂,就做成了“会飞的灯笼”,后人称其为“孔明灯”,如图1-18-2所示。它上升的主要原因是:松脂燃烧加热灯内空气,空气的密度__________,灯笼所
受的重力__________(前两空均填“变大”“变小”
或“不变”),导致灯笼受到的浮力__________
(填“大于”或“小于”)灯笼的重力,所以
灯笼上升。
变小
变小
大于
疑难精讲
【例1】把一个质量为1.2 kg、边长为0.1 m的正方体物体投入足量的水中,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。当物体静止时,下列说法正确的是( )
A. 物体沉底,所受浮力为 10 N
B. 物体漂浮,所受浮力为 10 N
C. 物体悬浮,所受浮力为 12 N
D. 物体漂浮,所受浮力为 12 N
A
利用浮沉条件计算浮力的大小
疑难点1
突破指引:计算浮力时先根据物体的密度和液体的密度大小关系判断浮沉情况,再根据物体的浮沉情况分析求解浮力。
【变式1】将一块质量为60 g、体积为100 cm3的物块浸没在水中后放手,物块静止后处于__________(填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态,此时物块浸入水中的体积是__________cm3,物块受到的浮力为__________N。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
漂浮
60
0.6
【例2】甲、乙两只完全相同的杯子盛有密度和体积都不同的盐水,将同一个小球先后放入杯中,当小球在盐水中静止时两杯中的液面相平,如图1-18-3所示。则( )
A. 小球在甲杯中受到的浮力大于它在乙杯中受到的浮力
B. 小球在甲杯中受到的浮力小于它在乙杯中受到的浮力
C. 甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度
D. 盐水对甲杯底的压强小于盐水对
乙杯底的压强
利用浮沉条件比较相关物理量
C
疑难点2
突破指引:比较浮力大小的方法:①ρ液一定时,比较V排;②V排一定时,比较ρ液;③ρ液和V排都不同时,结合物体的浮沉情况根据物体的重力比较浮力大小。
【变式2】将体积相等的立方体物块A和B分别放入完全相同的两个装满水的溢水杯中,物块静止后状态如图1-18-4甲、乙所示。若物块所受的浮力分别为F甲和F乙,物块的密度分别为ρA和ρB,溢水杯中水对杯底的压强分别为p甲和p乙,溢水杯对桌面的压强分别为p甲′和p乙′,则它们的大小关系分别为F甲_______F乙,ρA______ρB,
p甲______p乙,
p甲′______p乙′。(均填“>”“<”或“=”)
<
<
=
=
【例3】如图1-18-5甲所示,某实心物体被绳子拉着浸没在水中,此时它受到_______个力的作用;剪断绳子后该物体运动直至静止,请在图1-18-5乙中画出浮力F浮随时间t变化的大致图像。
与浮力有关的图像
3
疑难点3
如答图1-18-1所示。
突破指引:鸡蛋悬浮在盐水中时,浮力等于鸡蛋的重力,逐步加入盐,盐水的密度增大;浮出水面前鸡蛋排开水的体积不变,根据浮力公式可知鸡蛋所受浮力变化情况。
【变式3】一枚重为G的鸡蛋悬浮在盐水中,如图1-18-6所示。往盐水中继续均匀缓慢加盐(盐水未到饱和),鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图像可能是( )
A
考点精练
1. (2025佛山一模)小明将梨和金橘放入水中,如图1-18-7所示。下列说法正确的是( )
A. 梨的密度一定比水的密度大
B. 金橘的密度比水的密度小
C. 金橘受到的浮力大于受到的重力
D. 金橘受到的浮力比梨受到的浮力大
B
物体浮沉条件
1
2. (2025广州二模)将甲、乙两个实心小球(V甲<V乙)放入装有水的烧杯中,若甲、乙两小球的质量和静止时排开水的质量的情况如下表所示,则两球在水中静止时,下列情形合理的是( )
B
实心球 实心球的质量/g 静止时排开水的质量/g
甲 300 200
乙 100 100
3. (2025齐齐哈尔)某材料对液体具有极低的吸收率,在酒精或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐水发生化学反应,用该材料制成重1 N的实心球。若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,受到的浮力大小是__________N;若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,受到的浮力大小是__________N。(已知ρ球=1×103 kg/m3,ρ酒精=0.8×103 kg/m3,ρ盐水=1.1×103 kg/m3)
0.8
1
4. (2024中山三模)甲、乙、丙3个实心小球的质量和体积关系如图1-18-8所示。其中甲球的密度ρ甲=_____g/cm3,惯性最小的小球是________球;用手将3个小球完全压到水面以下释放,会上浮的小球是__________球。
2
丙
乙
5. (2024广东)如图1-18-9所示,小球漂浮在水面,请在O点画出小球受到的重力G和浮力F的示意图。
如答图1-18-2所示。
6. (2025广州一模)2024年3月28日,“探索一号”科考船搭载“奋斗者”号(如图1-18-10)全海深载人潜水器返回海南三亚。“奋斗者”号在水面以下作业时,若海水密度保持不变,下列说法正确的是( )
A. “奋斗者”号在上浮过程中,所受浮力变大
B. “奋斗者”号匀速下潜过程中,所受浮力
等于“奋斗者”号受到的重力
C. “奋斗者”号下潜过程中,排开海水的质量
保持不变
D. “奋斗者”号在水下作业时,所受浮力小于其排开海水的重力
C
浮力的应用
2
7. (2025惠州二模)如图1-18-11所示,辽宁号航空母舰满载时排水量约为61 000 t,此舰满载时所受的浮力是__________N;当它从海洋驶入长江时,所受浮力__________,辽宁舰底部和侧壁受到液体的总压力__________。(后两空均填“变大”“变小”或“不变”,ρ海水=1.0×103 kg/m3)
6.1×108
不变
不变
8. (2025广州二模)如图1-18-12所示,两支完全相同的密度计漂浮在甲、乙两种液体中,静止时两液面相平。则密度计排开两种液体的体积V甲_______V乙;液体的密度ρ甲__________ρ乙;两支密度计所受的浮力F甲________F乙,甲、乙两种液体对容器底部的压强p甲__________p乙。(均填“>”“<”或“=”)
<
>
=
>
9. (2025重庆)2025年4月28日,全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸号”下水,如图1-18-13所示。其体积为12 m3,依靠智能压载水舱系统进行浮沉调节,可实现数十米深的下潜、静态悬浮和水下航行。求:(近海海水密度取ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)“蓝鲸号”在近海悬浮时
所受的浮力。
解:(1)在近海悬浮时,“蓝鲸号”排开水的体积V排=V=12 m3,
由阿基米德原理可得,“蓝鲸号”所受的浮力F浮=ρ水V排g=1×103 kg/m3×12 m3×10 N/kg=1.2×105 N。
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面20 m处的顶部受到海水的压强。
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面20 m处的顶部受到海水的压强p=ρ水gh水=1×103 kg/m3×10 N/kg×20 m=
2×105 Pa。
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水的密度突变为1.03×103 kg/m3时,至少应增加多少自重才能防止上浮。
(3)海水的密度突变为1.03×103 kg/m3时,“蓝鲸号”所受的浮力F浮′=ρ海V排g=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×
12 m3=1.236×105 N,
“蓝鲸号”悬浮时受到的浮力等于自身重力,即G=F浮=1.2×105 N,
为了防止上浮,应增加自重G′=F浮′-G=1.236×105 N-1.2×105 N=3 600 N。
答:(略)
10. (2021广东)小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上。他想:水面高度会变化吗?于是进行了探究:首先,将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中,如图1-18-14所示;然后,将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上,它们处于漂浮状态,则水面高度将( )
A. 下降 B. 上升
C. 不变 D. 无法判断
B
浮力综合
3
11. (2025珠海二模)如图1-18-15所示,放在同一水平桌面上的两个相同容器,分别盛有甲、乙两种不同的液体,现将两个相同的木块分别放入两容器中,当木块静止时两容器中液面相平,木块在甲、乙液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,甲、乙液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙,两容器对桌面的压强为p′甲、p′乙,则F甲________F乙;
p甲_____ p乙;p′甲______ p′乙。
(均填“>”“<”或“=”)
=
<
<
12. (2024汕头一模)如图1-18-16甲所示,一质量为0.6 kg的木块漂浮在水面上,则木块受到的重力为______N;如图1-18-16乙所示,在木块上放一个重4 N的铁块,静止时木块恰好浸没在水中,则木块的体积为__________m3,木块的密度为__________kg/m3。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
6
1×10-3
600
13. (2022广东)我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破10 000 m,在载人深潜领域达到世界领先水平。(ρ海水=1.03×103 kg/m3,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)潜水艇活动的海水深度一般为300 m至600 m,它可以通过水舱排水或充水来改变_________________,从而实现浮沉。
自身重力
(2)深潜器可进入更深的水域,在10 000 m 的深处,海水产生的压强为_________________Pa。由于深海海水压强太大,深潜器实现浮沉的方法与潜水艇有所不同。
1.03×108
(3)小明阅读资料后,利用如图1-18-17所示的装置模拟深潜器在水中的运动过程。物体甲、乙由一条细线连接且在水中处于静止状态,已知乙的质量为0.2 kg,体积为25 cm3,则乙所受浮力的大小为__________N,乙受到细线的拉力为__________N。若剪断细线,甲将__________(填“上浮”“悬浮”或“下沉”),此过程中(未露出水面)甲所受浮力_____
(填字母)。
A. 增大,且大于重力 B. 不变,且等于重力
C. 不变,且大于重力 D. 减小,且小于重力
0.25
1.75
上浮
C
省考新趋
密度计是一种用于测量液体密度的仪器,广泛应用于工业、实验室和日常生活中。在“制作简易密度计”的跨学科实践活动中,小荔用一根长约20 cm的圆柱状饮料吸管、一段细铜丝、石蜡等材料制作了一个简易密度计,称得其总质量为20 g。
(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
跨学科实践:制作微型密度计(RJ八下)
(1)制作时,先把吸管两端剪平,用石蜡把吸管下端的管口密封,将一些铜丝密绕在吸管的下端,以降低重心,使自制密度计在液体中处于__________(填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)状态。
(2)将自制密度计放入水中,铜丝距离水面约为10 cm,则铜丝受到水的压强是__________Pa;自制密度计所受浮力的大小是__________N,此时自制密度计排开水的体积是__________m3。
漂浮
1 000
0.2
2×10-5
(3)将自制密度计分别放入水中和密度为1.1 g/cm3、1.2 g/cm3的食盐水中,待漂浮稳定后用记号笔分别在液面齐平处标出刻度A、B、C,如图1-18-18甲所示。刻度A处应标示的密度值为__________g/ cm3;在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为提高测量精度,在保证自制密度计总质量不变的前提下,小荔想了如下改进方案,其中可行的是__________(填字母)。
A. 换更大的容器盛放液体做实验
B. 换横截面更细的吸管制作密度计
C. 换横截面相等、长度更长的吸管制作密度计
1.0
B
(4)将自制密度计置于水中(如图1-18-18乙),量出水面至封口端的距离为H,此时自制密度计受到的浮力为F1,再将该自制密度计置于盐水中(如图1-18-18丙),量出盐水液面至封口端的距离为h,此时自制密度计受到的浮力为F2,则F1________(填“<”“=”或“>”)F2;忽略细铜丝的体积,
盐水的密度的表达式ρ盐水=__________(用ρ水、H、h表示)。
=
夯实基础
1. (2025韶关二模)如图K1-18-1所示,将杨梅放入装有水的玻璃杯中,杨梅恰能下沉到杯底。下列操作可能使杨梅漂浮的是( )
A. 增加杯中的水
B. 减少杯中的水
C. 向杯中加酒精
D. 向杯中加盐
D
2. 如图K1-18-2所示,给两个完全相同的溢水杯中盛满水,将其放在水平桌面上,甲溢水杯内放一个质量较大的苹果A,乙溢水杯内放一个质量较小的苹果B,两苹果均处于漂浮状态,下列说法正确的是( )
A.苹果A、B受到的浮力大小相等
B.苹果A排开水的重力等于苹果A
的重力
C.甲、乙两溢水杯底部受到水的压力大小不相等
D.甲、乙两溢水杯对水平桌面的压强大小不相等
B
3. 【传统文化】(2024自贡)如图K1-18-3所示,在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法正确的是( )
A. 种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B. 漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C. 下沉的种子密度比盐水的密度大
D. 沉底的种子只受到重力和支持力
C
4. (2025眉山)水平桌面上的甲、乙两个相同圆柱形容器,内装不同液体。将两个相同小球分别放入甲、乙两容器中,小球静止时如图K1-18-4所示。若两容器底部所受液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A. 两容器中的液体密度相等
B. 两容器所装液体的质量相等
C. 甲容器对桌面的压强小于乙容器对
桌面的压强
D. 甲容器中小球所受浮力大于乙容器中小球所受浮力
B
5. (2025达州)小红在阳台种了几株番茄苗,番茄成熟后,她将一个番茄先后浸没在盛有水和盐水的容器中静止,释放后发现番茄在水中下沉,在盐水中上浮。下列说法正确的是( )
A. 番茄密度比水大
B. 番茄在水中受到的浮力较大
C. 番茄在盐水中受到的浮力小于它排开盐水的重力
D. 番茄在盐水中静止后,若将露出盐水部分切去,盐水对容器底部的压强将增大
A
6. (2025东莞三模)福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,排水量为1.2×107 kg。当满载的福建舰匀速航行在东海时,它排开海水的质量为_________________kg;舰载机飞离福建舰时,舰艇会__________(填“上浮”或“下沉”)一些,其受到的浮力__________(填“变大”“变小”或“不变”)。
1.2×107
上浮
变小
7. 黑龙江鸡西市是石墨之都,研学小组为了测量石墨的密度,用弹簧测力计测得石墨样品所受的重力是4.8 N,然后将其逐渐浸入水中,浸没后弹簧测力计示数是2.8 N,样品的质量是__________kg,样品的密度为__________kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
0.48
2.4×103
8. (2024湖北)小华在喝完口服液后,想通过实验测出空瓶材质的密度,但是他只找到了量筒,于是进行了如下实验操作:
①如图K1-18-5甲所示,在量筒中注入适量的水,读出量筒的示数V1=70 mL;
②如图K1-18-5乙所示,将空瓶放入水中,
空瓶漂浮在水面上,读出量筒的示数
V2=80 mL;
③如图K1-18-5丙所示,将空瓶压至水下,空瓶被量筒中的水注满后沉底,读出量筒的示数V3。
(1)空瓶漂浮时受到的浮力______重力,沉底后受到的浮力________重力。(均填“>”“<”或“=”)
(2)V3=__________mL,空瓶材质所占的体积为__________cm3。
(3)空瓶材质的密度为_____________kg/m3。(水的密度
ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
=
<
74
4
2.5×103
能力提升
9. (2025烟台)如图K1-18-6所示,小明洗碗时发现,向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水中的深度越来越大,当水量增加到一定程度时,碗浸没水中,直至沉底。假如碗里水的质量是缓慢均匀增加的,则下列关于碗受到的浮力随时间变化的图像可能是( )
D
$