第3节 物体的浮沉条件及应用（讲义）物理新教材人教版八年级下册

第3节 物体的浮沉条件及应用 内容导航 A、知识讲练 知识点1. 物体的浮沉条件 知识点2. 浮力的应用 B、综合练习 物体的浮沉条件 1. 比较浮力与重力的大小判断浮沉 （1）物体浸在液体中时的受力分析 浸没在液体中的物体受到两个力：一个是竖直向下的重力G；另一个是竖直向上的浮力F浮。我们知道力是改变物体运动状态的原因，根据物体所受浮力与重力大小关系的不同，由静止释放的物体，其浮沉存在三种情况。 （2）物体的浮沉条件 甲 上浮 乙 悬浮 丙 下沉 物体浸在液体中时： ①当浮力F浮大于重力G时，二力的合力方向向上，物体由静止开始上浮； ②当浮力F浮等于重力G时，二力的合力为0，物体保持悬浮状态； ③当浮力F浮小于重力G时，二力的合力方向向下，物体由静止开始下沉。最终静止在底部。 2. 比较物体密度与液体密度的大小判断物体的浮沉 （1）比较物体密度ρ物与液体密度ρ液的大小关系判断物体的浮沉。 当物体浸没在水中时，受到重力G与浮力F浮两个力的作用。物体浸没在水中时V排 = V物；浮力的大小为F浮＝ρ液gV排；重力的大小为G＝ρ物gV物 ①当F浮＞G时，得出ρ液＞ρ物，物体上浮； ②当F浮= G 时，得出ρ液= ρ物，物体悬浮； ③当F浮＜G时，得出ρ液＜ρ物，物体下沉。 （2）物体的浮沉与密度大小有关的实例 ①冰的密度小于水的密度，所以冰浸没在水中会上浮，最后漂浮在水面； ②当鸡蛋的密度等于水的密度时，鸡蛋会在水中悬浮； ③石块的密度大于水的密度，所以石块在水中下沉。 ④盐水选种：在农业生产中，通过盐水选种可选出饱满、结实的种子，从而促进农作物产量的提高。农民采用盐水浸泡法来选种时，把种子放入浓度适宜的盐水中，根据浮沉条件，干瘪、虫蛀种子的密度小于盐水的密度，则会上浮直至漂浮，而饱满的种子密度大于盐水的密度，则会下沉。 【例题】小华将一个李子和一个香瓜放入水槽内的水中，静止后，发现李子沉到水槽底部，香瓜漂浮在水面上，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．李子的密度小于水的密度 B．香瓜的密度大于李子的密度 C．香瓜受到的浮力小于李子受到的浮力 D．若往水中加适量酒精香瓜可能悬浮 【答案】D 【详解】AB．由题意可知，香瓜漂浮在水面上，李子沉在水底，由物体浮沉条件可知，香瓜的密度小于水的密度，李子的密度大于水的密度，则香瓜的密度小于李子的密度，故AB错误； C．据图可知，香瓜排开液体的体积大于李子排开液体的体积，液体的密度相同，根据F浮=ρ液液gV排可知，香瓜受到的浮力大于李子受到的浮力，故C错误； D．往水中加适量酒精，液体密度会变小，当刚好和香瓜的密度相等时，香瓜会悬浮，故D正确。 故选D。 【练习1】（多选题）如图所示，将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两杯盐水中静止后的情形。判断正确的是（　　） A．甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度 B．甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度 C．鸡蛋在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力 D．鸡蛋在甲杯中受到的浮力等于在乙杯中受到的浮力 【答案】BD 【详解】AB．由图可知，鸡蛋在甲悬浮、乙漂浮，甲中盐水密度等于鸡蛋的密度，乙中盐水的密度大于鸡蛋的密度，故甲中盐水的密度小于乙中盐水的密度，故A错误，B正确； CD．由图可知，鸡蛋在甲悬浮、乙漂浮，浮力都等于重力，故C错误，D正确。 故选BD。 【练习2】曹冲称象的故事广为流传。如图，称象时，先让象站在船上，在船身与水面交界处做上标记。让象上岸后，再将石头装入船中，直至船身上的标记与水面重合，所装石头的质量即为大象的质量。下列说法正确的是（　　） A．甲图中船排开水的重力与大象的重力大小相等 B．船内石头增多的过程中船底受到水的压强变小 C．船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变 D．甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等 【答案】D 【详解】A．根据阿基米德原理，甲图中船和大象整体漂浮，浮力等于船和大象的总重力，因此船排开水的重力与船和大象的总重力大小相等，即船排开水的重力大于大象的重力，故A错误； B．船内石头增多时，船的总重力增大，根据阿基米德原理可知，排开水的体积增大，船会下沉一些，船底所处的深度增大，根据p=ρgh可知，船底受到水的压强变大，故B错误； C．船内石头增多时，船的总重力增大，因为船始终漂浮，浮力等于重力，所以浮力增大，故C错误； D．由甲乙图两图可知，船排开水的体积相同，根据阿基米德原理可知，甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等，故D正确。 故选D。 浮力的应用 1. 增大或减小浮力的方法 根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，浸在液体中的物体，受到的浮力大小是由液体密度和排开液体的体积决定的，因此增大或减小浮力应从这两方面入手。 （1）增大浮力的方法 ①增大液体的密度。如在水中加盐并搅拌，当盐水的密度大于鸡蛋的密度时，沉底的鸡蛋会浮起来； ②増大物体排开液体（或气体）的体积。如飞艇、万吨巨轮等。 （2）减小浮力的方法 ①减小液体的密度。如漂浮在盐水中的鸡蛋，可以采用加清水的方法来减小液体的密度，当液体密度小于鸡蛋的密度时，鸡蛋下沉； ②减小物体排开液体(或气体)的体积。如飞艇降落时，通过将辅助气囊中的气体放出，使飞艇排开空气的体积减小，减小空气浮力，当浮力小于飞艇的重力时，飞艇降落。 2. 浮力的应用 （1）轮船 ①轮船的工作原理：把轮船做成“空心”体后放在水里，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水的体积变大，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。 ②轮船的排水量m排：表示轮船的大小，指轮船装满货物时排开水的质量，等于轮船和货物的总质量。即 m排= m船+ m物 如一我国首艘航空母舰辽宁舰的排水量约为6万吨，表明辽宁舰满载时，舰载机和舰身的质量之和约为6万吨。 （2）潜水艇 潜水艇能潜入水下航行。它的艇身内有水舱。当潜水艇浸没在水里时，排开水的体积不变，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排 可知，所受浮力基本不变，所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。 ①下潜时，在两侧的水舱内充入水，艇重增大，重力大于浮力，潜艇就会下沉。 ②当水舱充水后潜水艇所受的重力等于浮力时，它可以悬浮在水中。 ③当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，从而上浮。（以上均选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”） 实际航行时，上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度。 （3）气球和飞艇 ①气球：如果气球里充的是密度小于空气的气体，则气球受到的浮力大于自身的重力，气球就会上升，可以飘在空中。例如，节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球，充的是氦气；体育、娱乐活动用的热气球，充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气（均选填“小于”或“大于”）。 ②飞艇：为了能定向航行，人们还制成了飞艇：在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人、装货的吊篮。 （4）密度计 ①用途：图是一种密度计，它可以漂浮在不同液体中测量液体的密度，在酿酒、石油、化工以及农业选种等方面有广泛应用。 ②主要构造：这种密度计通常中间有一个体积较大的玻璃泡。密度计下方装着金属颗粒作为配重，使密度计漂浮时能保持竖直姿态。密度计上方为细玻璃管，它的内部标有刻度，测量时可以根据液面所处的位置直接读出液体的密度值。 ③原理：密度计放在液体中都是漂浮的，因此受到的浮力始终等于它受到的重力且不变，即F浮=G。根据F浮=ρ液gV排可知，F浮不变时，把它放在密度比较大的液体里，则V排变小，即它浸入液体的体积变小，所以会上浮一些；把它放在密度比较小的液体里，则浸入液体的体积大，会下沉一些。 密度计的刻度不均匀，且从下往上的刻度数是越来越小的。 【例题】 小明利用两个注射器、橡皮泥、软管和水等材料制作了如图-1所示的潜艇模型。将一个注射器钻一个小孔，并在同侧粘上一些橡皮泥使其可以在水中稳定浮沉（橡皮泥不堵住小孔），已知未放入水中时，“潜水艇”的重力为0.2N，体积为；如图-2所示，把潜艇模型放在水槽中，调节水槽外注射器的活塞，观察潜艇的浮沉情况。下列分析正确的是（，g取10N/kg）（　　） A．潜艇模型是通过改变排开液体的体积来实现上浮和下沉的 B．为使潜艇上浮，可以将水槽外注射器的活塞向外抽 C．潜艇下潜过程中，潜水艇底部所受的液体压强先变大再不变 D．当潜艇模型在水中悬浮时，其受到的浮力为0.3N 【答案】D 【详解】A．当潜艇模型浸没在水中时，排开水的体积不变，通过对水槽内注射器进行打气或吸气，注射器内压强发生变化，水槽中的水进入或排出注射器，注射器重力发生变化，因此潜艇模型的上浮和下沉是通过改变潜艇的重力来实现的，故A错误；　 B．将水槽外注射器的活塞向外抽，水槽内的水会进入水槽内的注射器中，注射器的重力变大，根据物体的浮沉条件可知，重力大于浮力，潜艇会下沉，故B错误；      C．潜艇下潜过程中，根据可知，随着深度的增大，潜水艇底部所受的液体压强变大，故C错误； D．当潜艇模型在水中悬浮时，潜水艇完全浸没在水中，排开水的体积等于自身的体积即，根据阿基米德原理F浮=ρ液液gV排可得，其受到的浮力为 故D正确。故选D。 【练习1】 如图在木棒的一端缠绕一些铜丝做成自制密度计，将其先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里，静止后两烧杯液面相平。下列有关说法正确的是（    ） A．密度计在烧杯中所受的浮力F甲<F乙 B．液体的密度ρ甲˃ρ乙 C．烧杯底部所受液体的压强p甲=p乙 D．烧杯底部所受液体的压力 【答案】B 【详解】AB. 同一只密度计放在甲、乙液体中都漂浮，受到的浮力 密度计在甲液体中排开液体的体积较小，根据可知 故A错误，B正确； CD. 静止后两烧杯液面相平，根据可知烧杯底部受到的液体压强 烧杯的底面积相同，根据可知烧杯底部受到的液体压力 故CD错误。 故选B。 【练习2】 “爱达魔都”号是中国首艘国产大型邮轮，她标志着我国集齐造船业“三颗明珠”。（海水密度近似于水的密度） (1)两艘邮轮之间不能并排靠近航行，原因是船体中间水流速快，压强_______，易导致船体相撞。 (2)“爱达魔都”号从大海潜入长江中，则其排开液体所受的重力______（选填“变大”“变小”“不变”），船身会________（选填“上浮”“下沉”）。当邮轮到达目的地，乘客上岸后，邮轮受到的浮力________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)若此时“爱达魔都”号的总质量为10万吨，吃水深度为10米，求： ①邮轮底部受到水的压强p水； ②邮轮所受浮力F浮。 【答案】(1)变小；(2)不变；下沉；减小；(3)， 【详解】（1）根据流体压强和流速的关系可知，流速越大，压强越小，因此各舰艇之间不能并排靠近航行，原因是船体中间水流速快，压强小，易导致船体相撞。 （2）邮轮从大海行驶进入长江中，始终漂浮，浮力始终等于重力，浮力大小不变。 长江水的密度较小，根据阿基米德原理知，浮力不变时，排开液体的体积变大，故下沉一些。 乘客上岸后，总重力减小，邮轮仍漂浮，浮力等于重力，故受到的浮力减小。 （3）①吃水深度为10米，受到的压强 ②此时“爱达魔都”号的总质量为10万吨，根据漂浮的条件知 1．一个质地均匀的实心物体能悬浮在水中。如果把它浸入酒精中，此物体将（　　） A．下沉 B．上浮直到漂浮 C．悬浮 D．无法确定 【答案】A 【详解】物体能悬浮在水中，说明物体的密度。已知酒精的密度，因此。根据物体浮沉条件：当物体密度大于液体密度时，物体下沉。故A正确，BCD错误。 故选A。 2. 下列实例中，主要依靠空气的浮力而升空的是（　　） A．①③ B．③④ C．②④ D．①④ 【答案】A 【详解】①飞艇工作时，需要向飞艇内充入比空气密度小的气体，从而利用浮力来飞行； ②飞机是利用机翼上下方空气的流速不同产生的升力升空的； ③热气球里利用气球里的空气受热后体积变大，密度变小后小于外部空气密度，气球受浮力作用而上升； ④火箭升空靠气体的反作用力而获得动力。 综上分析，依靠空气的浮力而升空的物体是①③，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．如下图所示，“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中，不考虑海水密度及潜水器体积的变化，以下说法正确的是（　　） A．“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大 B．“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变 C．“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变 D．“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大 【答案】A 【详解】在万米深海处继续下潜的过程中，据F浮=ρ液液gV排和知，“奋斗者”号排开水的体积不变，深度变大，故“奋斗者”号受到海水的浮力不变，压强变大，故A正确，BCD错误。故选A。 4．如图所示的潜水艇模型。下列说法不正确的有（　　） ①潜水艇模型是通过改变它自身的重力实现沉浮的 ②潜水艇模型沉底时，它受到的浮力等于自身重力 ③向试管内吹气，水会被压入试管中，模型会下沉 ④向试管外吸气，水会被压入试管中，模型会上浮 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．③ 【答案】C 【详解】①潜水艇模型通过胶管吸气或吹气，可以改变试管内的水量，从而改变模型的总重力。根据物体的浮沉条件（重力与浮力的关系），通过改变自身重力可以实现上浮、下沉或悬浮。故①正确； ②潜水艇模型沉底时，处于静止状态，受到竖直向下的重力G、竖直向上的浮力和容器底部对它竖直向上的支持力。根据力的平衡条件，有 因为支持力大于0，所以重力G一定大于浮力。故②错误； ③向试管内吹气，试管内气压增大，大于外界水压，会把试管内的水向外压出，导致模型总重力减小，模型会因此上浮。故③错误； ④向试管外吸气，试管内气压减小，小于外界水压，外界的水会被压入试管中，导致模型总重力增大，模型会因此下沉。故④错误。 综上所述，②③④错误，符合题意，①正确，符合题意，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 5．图甲为一彩球“温度计”，其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体，随着温度升高，这种液体的密度会减小。液体中有5个挂有温度标牌的彩球，彩球体积（包括标牌）相等，其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时，悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。图乙为这个温度计的示意图，编号为4的彩球标牌所标温度值为22℃，相邻编号的彩球标牌上的温度值间隔为2℃。下列说法正确的是（　　） A．彩球4在22℃时所受浮力大于18℃时所受浮力 B．当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时，5个彩球均漂浮 C．若有2个彩球漂浮，3个彩球沉底，则环境温度t满足 D．要增大该温度计能测得的最高温度，可增加一个与彩球1体积相等、质量更大的彩球 【答案】C 【详解】由题意知，液体的温度升高时，密度变小，原来悬浮的小球因液体的温度升高而下沉，所以4号彩球标牌所标温度值为22℃，则5号小球应标20℃，3号小球应标24℃。 A．22℃大于18℃，液体在22℃时密度小，等于4号球的密度，4号球悬浮，浮力等于重力；18℃时密度大，大于4号球的密度，4号球漂浮，浮力等于重力，所以4号在22℃时所受浮力等于18℃时所受浮力，故A错误； B．由于液体的密度随着环境温度降低会增大，有更多的彩球能漂浮，所以当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时，液体的密度等于密度最大一个小球的密度，即5号彩球悬浮，其余四个小球漂浮，故B错误； C．若有2个彩球漂浮，3个彩球沉底，则3、4、5三个彩球沉底，4号球标示22℃、3号球标示24℃、2号球标示26℃，表明当前环境温度在24℃到26℃之间，故C正确； D．当环境温度升高时，液体的密度减小，当前1号球标示温度最高，若想测量更高的温度，应增加一个密度更小的彩球（即与彩球1体积相等、质量更小的彩球），这样在液体密度更小时，该彩球才能悬浮，从而增大温度计能测得的最高温度，故D错误。 故选C。 6．在水平桌面上，甲、乙两个相同容器中盛有体积不同的盐水，小梦将两个草莓（假设完全相同）分别放入容器中进行清洗，当草莓静止时，甲、乙容器中的液面恰好相平，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．甲容器中草莓受到的重力更大 B．甲容器中草莓受到的浮力更大 C．两容器中盐水的密度相同 D．乙容器中盐水对容器底部的压强更大 【答案】D 【详解】A．由题可知，两个草莓完全相同，质量相同，重力相同，故A错误； B．由图可知，草莓在甲中处于悬浮状态，受到的浮力等于重力，在乙中漂浮，浮力也等于重力，两个草莓重力相等，所以受到的浮力也相等，故B错误； C．甲中草莓悬浮，说明盐水密度等于草莓密度，乙中草莓漂浮，说明盐水密度大于草莓密度，所以甲中盐水的密度小于乙中盐水的密度，故C错误； D．由题可知，放草莓后，甲、乙容器中的液面恰好相平，即液体深度相同，根据p=ρgh，因为甲中盐水的密度小于乙中盐水的密度，所以乙容器中盐水对容器底部的压强更大，故D正确。 故选D。 7．在二十世纪中期，羊皮筏子是宁夏人民及黄河中上游两岸人们的重要水运工具。羊皮筏是宰杀牛羊后，将皮囊缝合到一起，充入空气制成。如图所示，关于羊皮筏子的说法不正确的是（　　） A．羊皮筏子能浮在水面上是因为受到了水对它向上的浮力 B．羊皮筏子浸入水中的体积越大，受到的浮力越大 C．羊皮筏子能浮在水面是因为受到的浮力大于自身重力 D．羊皮筏子在水中受到的浮力等于它排开水的重力 【答案】C 【详解】A．浸入液体中的物体会受到液体对其向上托的力，即浮力。羊皮筏子能浮在水面上是因为受到了水对它向上的浮力。故A正确，不符合题意； B．羊皮筏子浸入水中的体积越大，其排开水的体积越大，根据F浮=ρ液液gV排可知，受到的浮力越大。故B正确，不符合题意； C．根据物体的浮沉条件知，羊皮筏子浮在水面时受到的浮力等于自身重力。故C错误，符合题意； D．根据阿基米德原理可知，浸入液体中的物体受到浮力大小等于其排开液体所受的重力，所以羊皮筏子在水中受到的浮力等于它排开水的重力。故D正确，不符合题意。 故选C。 8．用盐水浸种是筛选饱满种子的措施之一。如图所示，把待选种子放入盐水中，饱满种子会沉在盐水底部，不饱满的种子会浮出液面。下列说法正确的是（       ） A．浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子受到的浮力大 B．浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子密度大 C．浮出液面的种子上浮过程中受到的压强变大 D．沉在盐水底部的种子密度比盐水密度大 【答案】D 【详解】A．沉在底部的饱满种子，排开盐水的体积等于自身的体积（因为完全浸没）； 浮出液面的不饱满种子，排开盐水的体积小于自身的体积（因为部分露出液面）。 由于饱满种子体积通常更大，且两者都在同一盐水中（密度相同），所以沉在底部的种子排开液体的体积更大，根据阿基米德原理，沉在底部的种子受到的浮力也更大。故A错误； BD．根据物体的浮沉条件，浮出液面的种子密度小于盐水密度；沉在盐水底部的种子密度大于盐水密度。因此，浮出液面的种子密度比沉在盐水底部的种子密度小，故B错误，D正确； C．液体内部的压强随深度的增加而增大。浮出液面的种子上浮过程中，其所处的深度减小，因此受到的压强变小，故C错误。 故选D。 9．如图甲所示，柱形薄壁容器重为5N，底面积为50cm2，装有20cm深的水，数显式推拉测力计的细杆下固定了一个柱形物块，物块下表面与水面相平，测力计示数为1N。当物块缓慢下降一定距离时，测力计示数恰为0N（图乙）。使物块继续向下运动至上表面与水面相平（水未溢出），测力计的示数为1N（图丙）。下列说法正确的是（　　） A．测力计示数为0时物块所受浮力为2N B．该物块的密度为0.5g/cm3 C．图乙中水对容器底部的压力为12N D．图丙中容器对桌面的压强为3200Pa 【答案】B 【详解】A．根据图甲知，物块受到的平衡力为数显式推拉测力计竖直向上的拉力1N与竖直向下的重力，可知重力为G=1N，根据图乙，测力计示数为0时物块所受浮力与重力是一对平衡力，因此浮力 ，故A错误； B．根据图丙，物块完全浸没时，数显式推拉测力计不再是竖直向上的拉力而是竖直向下的压力1N，物块受到竖直向下的重力、竖直向下的压力和竖直向上的浮力，根据受力平衡，物块受到的浮力 因此时物块完全浸没，则有物块的密度与水的密度之比为 解得该物块的密度为 故B正确； C．根据图乙，由于测力计对物块没有施力，相当于物块漂浮，则物块仅有下底面受到水的压力且等于浮力，根据相互作用力，物块对水的压力 容器中的水的体积为 水的重力为 对水受力分析，容器中的水受到竖直向下的重力、物块的压力和竖直向上的容器底部的支持力，根据力的平衡，容器底部对水的支持力 根据相互作用力，水对容器底部的压力也为11N，故C错误； D．根据图丙，物块恰好完全浸没，物块仅有下底面受到水的压力且等于浮力，根据相互作用力，物块对水的压力 对水受力分析，容器中的水受到竖直向下的重力、物块的压力和竖直向上的容器底部的支持力，根据力的平衡，容器底部对水的支持力 根据相互作用力，水对容器底部的压力 对容器受力分析，容器受到竖直向下的重力、水的压力和竖直向上的桌面的支持力，根据力的平衡，桌面对容器的支持力 根据相互作用力，容器对桌面的压力 则容器对桌面的压强 故D错误。故选B。 10. 如图所示，小明和家人放飞一盏孔明灯。已知外界空气密度为1.3kg/m3。 (1)若点燃后灯的体积为0.5m3，则灯受到的浮力大小是________N； (2)放手后灯加速上升，此时灯受到的浮力大小_____其受到的重力大小；灯内气体密____1.3kg/m3。（均选择“A．大于”“B．等于”或“C．小于”） 【答案】(1)6.37；(2) A；C。 【详解】（1）根据阿基米德原理可得灯受到的浮力大小 （2）孔明灯加速上升，根据力与运动的关系可知，孔明灯受到竖直向上的浮力大于竖直向下的重力。 根据浮沉条件可知，当灯内气体的密度小于外界空气的密度，孔明灯受到的总重力小于其所受的浮力，孔明灯就会上升。 11．把一个质量为50g的实心玻璃球浸没在盛满酒精的烧杯中，从杯中溢出16g酒精。已知酒精的密度，。 (1)求玻璃球在酒精中受到的浮力； (2)如图所示，将玻璃球浸没在水中由静止释放，请根据玻璃球的受合力情况判断其运动情况。 【答案】(1)0.16N；(2)下沉 【详解】（1）根据阿基米德原理，玻璃球在酒精中受到的浮力 （2）实心玻璃球的重力为 实心玻璃球浸没时排开液体的体积为 将玻璃球浸没在水中时，玻璃球受到的浮力为 重力竖直向下，浮力竖直向上，则玻璃球所受合力竖直向下，所以将玻璃球浸没在水中由静止释放后玻璃球将下沉。 12．“曹冲称象”是家喻户晓的故事。某科创小组仿效曹冲，展开项目化实践活动——制作一台“浮力秤”。制作“浮力秤”步骤如下： （一）设计“浮力秤” (1)绘制设计图 ①浮力秤的制作原理：物体漂浮在液面上时，浮力______（选填“大于”“小于”或“等于”）重力； ②设计浮力秤的装置图，如图1所示。 (2)制作“浮力秤” 小组同学按照设计图进行组装：选择轻质的圆柱形小筒，在其底部均匀地放上细沙，上端放一个轻质的小秤盘。如图1所示，将小筒放在水中，就制成了一个“浮力秤”。在小筒底部铺上细沙的目的是：__________。 (3)标记刻度 ①将组装好的小筒和空秤盘，放入水中，并使它漂浮在水面上。用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a，标记为________g； ②在秤盘中只放入一个10g的砝码，用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度b，标记为10g； ③在秤盘中只放入一个20g的砝码，用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度c，标记为20g； ④作好标记的小筒外侧，如图2所示，a、b、c三个位置正确的是：____（选填“A”或“B”）； ⑤用刻度尺测量发现ab=bc，说明该秤的刻度会是______（选填“均匀”或“不均匀”）的。接下来分别在每相邻两个刻度之间平均分成5等分，就完成了浮力秤的刻度的标记。这个浮力秤的分度值是_________g。 （二）“浮力秤”的改进 (4)同学们利用制作好的浮力秤来测黄豆的质量：如图3所示，将五颗黄豆放在秤盘中，待秤筒稳定后，发现水面对应的位置小于分度值，认为浮力秤的精确度不够。为提高浮力秤的精确度，小组同学提出的以下改进措施中可行的是_________。 A．用直径更大的大筒 B．用直径更小的小筒 C．增大小筒中细沙的质量 D．大筒中换用密度更大的液体 【答案】(1)等于；(2)降低小筒的重心，使小筒竖直漂浮在水面上；(3) 0；A；均匀；2；(4)B 【详解】（1）根据物体的浮沉条件可知，物体漂浮在液面上时，浮力等于重力。 （2）把空小筒放入水中漂浮在水面上，由于小筒质量较轻，高度较高，难以保持竖直漂浮在水面，在小筒底部铺上细沙，整个小筒重心降低，能使小筒竖直漂浮在水面上，便于实验操作。 （3）秤盘上是空的，物体质量为0，所以漂浮在水面的小筒外侧的刻度应标为0g。 秤盘上的质量越大，小筒浸入水中的深度越深，所以刻度从下往上依次增大，即从下往上依次为a、b、c三个位置。故选A。 a、b、c三个位置对应的质量分别是0g、10g、20g，用刻度尺测量发现ab=bc，说明该秤的刻度会是均匀的。 由题可知，相邻两个刻度之间的质量是10g，把它分成5等份，每等份就是2g，所以这个浮力秤的分度值是2g。 （4）提高该浮力秤的测量精度，就应该减小分度值，即增大放钩码后瓶身与水面交界处标记刻度线的高度。 A．直径更大的大筒，放入秤盘的质量每变化10g时，相邻两刻线之间的距离更小，浮力秤精确度更低，故A不符合题意； B．直径更小的小筒，放入秤盘的质量每变化10g时，相邻两刻线之间的距离更大，浮力秤精确度更高，故B符合题意； C．改变小筒中细沙的质量，只能改变0刻线的位置，不能改变质量每变化10g之间的距离，不能改变浮力秤的精确度，故C不符合题意； D．筒中换用密度更大的液体，由F浮=ρ液液gV排可知，质量每变化10g时，相邻两刻度之间的距离更小，浮力秤的精确度更低，故D不符合题意。 故选B。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 物体的浮沉条件及应用 内容导航 A、知识讲练 知识点1. 物体的浮沉条件 知识点2. 浮力的应用 B、综合练习 物体的浮沉条件 1. 比较浮力与重力的大小判断浮沉 （1）物体浸在液体中时的受力分析 浸没在液体中的物体受到两个力：一个是竖直向下的 ；另一个是竖直向上的 。我们知道力是改变物体运动状态的原因，根据物体所受浮力与重力大小关系的不同，由静止释放的物体，其浮沉存在三种情况。 （2）物体的浮沉条件 甲 上浮 乙 悬浮 丙 下沉 物体浸在液体中时： ①当浮力F浮大于重力G时，二力的合力方向向 ，物体由静止开始 ； ②当浮力F浮等于重力G时，二力的合力为 ，物体保持 状态； ③当浮力F浮小于重力G时，二力的合力方向向 ，物体由静止开始 。最终静止在底部。 2. 比较物体密度与液体密度的大小判断物体的浮沉 （1）比较物体密度ρ物与液体密度ρ液的大小关系判断物体的浮沉。 当物体浸没在水中时，受到重力G与浮力F浮两个力的作用。物体浸没在水中时V排 = V物；浮力的大小为F浮＝ρ液gV排；重力的大小为G＝ρ物gV物 ①当F浮＞G时，得出ρ液＞ρ物，物体 ； ②当F浮= G 时，得出ρ液= ρ物，物体 ； ③当F浮＜G时，得出ρ液＜ρ物，物体 。 （2）物体的浮沉与密度大小有关的实例 ①冰的密度小于水的密度，所以冰浸没在水中会上浮，最后漂浮在水面； ②当鸡蛋的密度等于水的密度时，鸡蛋会在水中悬浮； ③石块的密度大于水的密度，所以石块在水中下沉。 ④盐水选种：在农业生产中，通过盐水选种可选出饱满、结实的种子，从而促进农作物产量的提高。农民采用盐水浸泡法来选种时，把种子放入浓度适宜的盐水中，根据浮沉条件，干瘪、虫蛀种子的密度小于盐水的密度，则会上浮直至 ，而饱满的种子密度大于盐水的密度，则会 。 【例题】小华将一个李子和一个香瓜放入水槽内的水中，静止后，发现李子沉到水槽底部，香瓜漂浮在水面上，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．李子的密度小于水的密度 B．香瓜的密度大于李子的密度 C．香瓜受到的浮力小于李子受到的浮力 D．若往水中加适量酒精香瓜可能悬浮 【练习1】（多选题）如图所示，将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两杯盐水中静止后的情形。判断正确的是（　　） A．甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度 B．甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度 C．鸡蛋在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力 D．鸡蛋在甲杯中受到的浮力等于在乙杯中受到的浮力 【练习2】曹冲称象的故事广为流传。如图，称象时，先让象站在船上，在船身与水面交界处做上标记。让象上岸后，再将石头装入船中，直至船身上的标记与水面重合，所装石头的质量即为大象的质量。下列说法正确的是（　　） A．甲图中船排开水的重力与大象的重力大小相等 B．船内石头增多的过程中船底受到水的压强变小 C．船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变 D．甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等 浮力的应用 1. 增大或减小浮力的方法 根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，浸在液体中的物体，受到的浮力大小是由液体 和排开液体的 决定的，因此增大或减小浮力应从这两方面入手。 （1）增大浮力的方法 ①增大液体的 。如在水中加盐并搅拌，当盐水的密度大于鸡蛋的密度时，沉底的鸡蛋会浮起来； ②増大物体排开液体（或气体）的 。如飞艇、万吨巨轮等。 （2）减小浮力的方法 ①减小液体的密度。如漂浮在盐水中的鸡蛋，可以采用加清水的方法来减小液体的密度，当液体密度小于鸡蛋的密度时，鸡蛋下沉； ②减小物体排开液体(或气体)的体积。如飞艇降落时，通过将辅助气囊中的气体放出，使飞艇排开空气的体积减小，减小空气浮力，当浮力小于飞艇的重力时，飞艇降落。 2. 浮力的应用 （1）轮船 ①轮船的工作原理：把轮船做成“空心”体后放在水里，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水的体积变大，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。 ②轮船的排水量m排：表示轮船的大小，指轮船装满货物时排开水的 ，等于轮船和货物的总质量。即 m排= m船+ m物 如一我国首艘航空母舰辽宁舰的排水量约为6万吨，表明辽宁舰满载时，舰载机和舰身的质量之和约为6万吨。 （2）潜水艇 潜水艇能潜入水下航行。它的艇身内有水舱。当潜水艇浸没在水里时，排开水的体积不变，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排 可知，所受浮力基本不变，所以只能靠改变自身 实现浮沉的。 ①下潜时，在两侧的水舱内充入水，艇重增大，重力大于浮力，潜艇就会 。 ②当水舱充水后潜水艇所受的重力等于浮力时，它可以 在水中。 ③当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，从而 。（以上均选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”） 实际航行时，上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的速度。 （3）气球和飞艇 ①气球：如果气球里充的是密度 空气的气体，则气球受到的浮力 自身的重力，气球就会上升，可以飘在空中。例如，节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球，充的是氦气；体育、娱乐活动用的热气球，充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气（均选填“小于”或“大于”）。 ②飞艇：为了能定向航行，人们还制成了飞艇：在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人、装货的吊篮。 （4）密度计 ①用途：图是一种密度计，它可以漂浮在不同液体中测量液体的密度，在酿酒、石油、化工以及农业选种等方面有广泛应用。 ②主要构造：这种密度计通常中间有一个体积较大的玻璃泡。密度计下方装着金属颗粒作为配重，使密度计漂浮时能保持竖直姿态。密度计上方为细玻璃管，它的内部标有刻度，测量时可以根据液面所处的位置直接读出液体的密度值。 ③原理：密度计放在液体中都是 的，因此受到的浮力始终等于它受到的重力且不变，即F浮=G。根据F浮=ρ液gV排可知，F浮不变时，把它放在密度比较大的液体里，则V排变小，即它浸入液体的体积变小，所以会 一些；把它放在密度比较小的液体里，则浸入液体的体积大，会 一些。 密度计的刻度不均匀，且从下往上的刻度数是越来越小的。 【例题】 小明利用两个注射器、橡皮泥、软管和水等材料制作了如图-1所示的潜艇模型。将一个注射器钻一个小孔，并在同侧粘上一些橡皮泥使其可以在水中稳定浮沉（橡皮泥不堵住小孔），已知未放入水中时，“潜水艇”的重力为0.2N，体积为；如图-2所示，把潜艇模型放在水槽中，调节水槽外注射器的活塞，观察潜艇的浮沉情况。下列分析正确的是（，g取10N/kg）（　　） A．潜艇模型是通过改变排开液体的体积来实现上浮和下沉的 B．为使潜艇上浮，可以将水槽外注射器的活塞向外抽 C．潜艇下潜过程中，潜水艇底部所受的液体压强先变大再不变 D．当潜艇模型在水中悬浮时，其受到的浮力为0.3N 【练习1】 如图在木棒的一端缠绕一些铜丝做成自制密度计，将其先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里，静止后两烧杯液面相平。下列有关说法正确的是（    ） A．密度计在烧杯中所受的浮力F甲<F乙 B．液体的密度ρ甲˃ρ乙 C．烧杯底部所受液体的压强p甲=p乙 D．烧杯底部所受液体的压力 【练习2】 “爱达魔都”号是中国首艘国产大型邮轮，她标志着我国集齐造船业“三颗明珠”。（海水密度近似于水的密度） (1)两艘邮轮之间不能并排靠近航行，原因是船体中间水流速快，压强_______，易导致船体相撞。 (2)“爱达魔都”号从大海潜入长江中，则其排开液体所受的重力______（选填“变大”“变小”“不变”），船身会________（选填“上浮”“下沉”）。当邮轮到达目的地，乘客上岸后，邮轮受到的浮力________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)若此时“爱达魔都”号的总质量为10万吨，吃水深度为10米，求： ①邮轮底部受到水的压强p水； ②邮轮所受浮力F浮。 1．一个质地均匀的实心物体能悬浮在水中。如果把它浸入酒精中，此物体将（　　） A．下沉 B．上浮直到漂浮 C．悬浮 D．无法确定 2. 下列实例中，主要依靠空气的浮力而升空的是（　　） A．①③ B．③④ C．②④ D．①④ 3．如下图所示，“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中，不考虑海水密度及潜水器体积的变化，以下说法正确的是（　　） A．“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大 B．“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变 C．“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变 D．“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大 4．如图所示的潜水艇模型。下列说法不正确的有（　　） ①潜水艇模型是通过改变它自身的重力实现沉浮的 ②潜水艇模型沉底时，它受到的浮力等于自身重力 ③向试管内吹气，水会被压入试管中，模型会下沉 ④向试管外吸气，水会被压入试管中，模型会上浮 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．③ 5．图甲为一彩球“温度计”，其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体，随着温度升高，这种液体的密度会减小。液体中有5个挂有温度标牌的彩球，彩球体积（包括标牌）相等，其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时，悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。图乙为这个温度计的示意图，编号为4的彩球标牌所标温度值为22℃，相邻编号的彩球标牌上的温度值间隔为2℃。下列说法正确的是（　　） A．彩球4在22℃时所受浮力大于18℃时所受浮力 B．当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时，5个彩球均漂浮 C．若有2个彩球漂浮，3个彩球沉底，则环境温度t满足 D．要增大该温度计能测得的最高温度，可增加一个与彩球1体积相等、质量更大的彩球 6．在水平桌面上，甲、乙两个相同容器中盛有体积不同的盐水，小梦将两个草莓（假设完全相同）分别放入容器中进行清洗，当草莓静止时，甲、乙容器中的液面恰好相平，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．甲容器中草莓受到的重力更大 B．甲容器中草莓受到的浮力更大 C．两容器中盐水的密度相同 D．乙容器中盐水对容器底部的压强更大 7．在二十世纪中期，羊皮筏子是宁夏人民及黄河中上游两岸人们的重要水运工具。羊皮筏是宰杀牛羊后，将皮囊缝合到一起，充入空气制成。如图所示，关于羊皮筏子的说法不正确的是（　　） A．羊皮筏子能浮在水面上是因为受到了水对它向上的浮力 B．羊皮筏子浸入水中的体积越大，受到的浮力越大 C．羊皮筏子能浮在水面是因为受到的浮力大于自身重力 D．羊皮筏子在水中受到的浮力等于它排开水的重力 8．用盐水浸种是筛选饱满种子的措施之一。如图所示，把待选种子放入盐水中，饱满种子会沉在盐水底部，不饱满的种子会浮出液面。下列说法正确的是（       ） A．浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子受到的浮力大 B．浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子密度大 C．浮出液面的种子上浮过程中受到的压强变大 D．沉在盐水底部的种子密度比盐水密度大 9．如图甲所示，柱形薄壁容器重为5N，底面积为50cm2，装有20cm深的水，数显式推拉测力计的细杆下固定了一个柱形物块，物块下表面与水面相平，测力计示数为1N。当物块缓慢下降一定距离时，测力计示数恰为0N（图乙）。使物块继续向下运动至上表面与水面相平（水未溢出），测力计的示数为1N（图丙）。下列说法正确的是（　　） A．测力计示数为0时物块所受浮力为2N B．该物块的密度为0.5g/cm3 C．图乙中水对容器底部的压力为12N D．图丙中容器对桌面的压强为3200Pa 10. 如图所示，小明和家人放飞一盏孔明灯。已知外界空气密度为1.3kg/m3。 (1)若点燃后灯的体积为0.5m3，则灯受到的浮力大小是________N； (2)放手后灯加速上升，此时灯受到的浮力大小_____其受到的重力大小；灯内气体密____1.3kg/m3。（均选择“A．大于”“B．等于”或“C．小于”） 11．把一个质量为50g的实心玻璃球浸没在盛满酒精的烧杯中，从杯中溢出16g酒精。已知酒精的密度，。 (1)求玻璃球在酒精中受到的浮力； (2)如图所示，将玻璃球浸没在水中由静止释放，请根据玻璃球的受合力情况判断其运动情况。 12．“曹冲称象”是家喻户晓的故事。某科创小组仿效曹冲，展开项目化实践活动——制作一台“浮力秤”。制作“浮力秤”步骤如下： （一）设计“浮力秤” (1)绘制设计图 ①浮力秤的制作原理：物体漂浮在液面上时，浮力______（选填“大于”“小于”或“等于”）重力； ②设计浮力秤的装置图，如图1所示。 (2)制作“浮力秤” 小组同学按照设计图进行组装：选择轻质的圆柱形小筒，在其底部均匀地放上细沙，上端放一个轻质的小秤盘。如图1所示，将小筒放在水中，就制成了一个“浮力秤”。在小筒底部铺上细沙的目的是：__________。 (3)标记刻度 ①将组装好的小筒和空秤盘，放入水中，并使它漂浮在水面上。用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a，标记为________g； ②在秤盘中只放入一个10g的砝码，用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度b，标记为10g； ③在秤盘中只放入一个20g的砝码，用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度c，标记为20g； ④作好标记的小筒外侧，如图2所示，a、b、c三个位置正确的是：____（选填“A”或“B”）； ⑤用刻度尺测量发现ab=bc，说明该秤的刻度会是______（选填“均匀”或“不均匀”）的。接下来分别在每相邻两个刻度之间平均分成5等分，就完成了浮力秤的刻度的标记。这个浮力秤的分度值是_________g。 （二）“浮力秤”的改进 (4)同学们利用制作好的浮力秤来测黄豆的质量：如图3所示，将五颗黄豆放在秤盘中，待秤筒稳定后，发现水面对应的位置小于分度值，认为浮力秤的精确度不够。为提高浮力秤的精确度，小组同学提出的以下改进措施中可行的是_________。 A．用直径更大的大筒 B．用直径更小的小筒 C．增大小筒中细沙的质量 D．大筒中换用密度更大的液体 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $