10.3 物体的浮沉条件及应用 同步知识点对点讲义-2025-2026学年人教版物理八年级下学期
2026-03-11
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第3节 物体的浮沉条件及应用 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.16 MB |
| 发布时间 | 2026-03-11 |
| 更新时间 | 2026-03-15 |
| 作者 | 非靠谱老师 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-03-11 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56750926.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦物体的浮沉条件及应用核心知识点,系统梳理浮沉的受力关系(浮力与重力大小)和密度关系(液体与物体密度),整合浮力四种计算方法,通过表格对比上浮、下沉等五种状态,衔接阿基米德原理,构建完整知识链。
该资料以科学思维中的模型建构和科学推理为特色,设计分类例题(如饺子浮沉、密度计原理)与中考真题,结合方法总结(转换法、控制变量法)和易错点提示,培养学生物理观念和问题解决能力,课中辅助教师高效授课,课后助力学生巩固知识、查漏补缺。
内容正文:
第十章 浮力
第3节 物体的浮沉条件及应用
· 导入
浸没在液体中的物体都会受到浮力的作用,但是有的物体上浮,有的物体下沉,有的物体还会悬浮在液体中。这是为什么?
· 知识点对点
一、物体的浮沉条件☆
项目
内容
物体浮沉的原因
力是改变物体运动状态的原因,浸没在液体中的物体,一般受到两个力的作用:一个是竖直向下的重力G;另一个使竖直向上的浮力F浮。
物体在液体中是上浮还是下沉,取决于二者之间的大小关系。
物体浮沉的几种状态
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
v
v
F浮>G
F浮<G
F浮= G
F浮= G
F浮+F支= G
V排= V物
F浮>G
ρ液gV排>ρ物gV物
ρ液>ρ物
V排= V物
F浮<G
ρ液gV排<ρ物gV物
ρ液<ρ物
V排= V物
F浮=G
ρ液gV排=ρ物gV物
ρ液=ρ物
V排<V物
F浮= G
ρ液gV排=ρ物gV物
ρ液>ρ物
V排= V物
F浮<G
ρ液gV排<ρ物gV物
ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
ρ液= ρ物;V排=V物
ρ液>ρ物;V排<V物
ρ液<ρ物
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用
可以停留在液体中的任何深度处
是“上浮”过程的最终状态
是“下沉”过程的最终状态
处于静止状态,受平衡力作用
浮力的四种计算方法
称重法
把物体挂在弹簧测力计上,记下弹簧测力计的示数G,再把物体浸入液体中,记下弹簧测力计的示数F拉,则F浮=G-F拉
压力差法(浮力产生的原因)
F浮=F向上-F向下,该方法适用于高度已知的形状规则的正方体、长方体或圆柱体。
公式法(阿基米德原理)
F浮=G排=m排g=ρ液gV排,可用于计算任何形状的物体受到的浮力
平衡法
物体漂浮或悬浮时,物体处于平衡状态F浮=G。
注意:结合已知条件,哪种方法求浮力更简便就运用哪种方法,还要注意几种方法的综合运用
· 例题
考点:物体浮沉条件
1.(2025春•衡阳期末)小林在观察妈妈下水饺时看到一个有趣的现象:生饺子刚下锅时是下沉的,而煮熟后会浮起来。关于煮水饺的现象,下列说法正确的是( )
A.饺子刚下锅时不受浮力,所以会沉到水底
B.饺子煮一会儿后鼓起来,所受浮力将增大
C.饺子浮在水面,排开水的重力大于饺子的重力
D.沉在水底静止的饺子所受的浮力等于饺子的重力
考点:利用物体的浮沉条件求浮力的大小
2.(2025•东平县校级一模)将质量为400g、体积为5×10﹣4m3的物体放入盛水的烧杯中,物体静止时,下列判断正确的是( )
A.悬浮,F浮=4N B.漂浮,F浮=5N
C.漂浮,F浮=4N D.沉底,F浮=5N
考点:利用物体的浮沉条件比较浮力的大小
3.(2025•东营一模)俗语“瓜浮李沉”是指西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉,如图所示。对此现象,下列说法正确的是( )
A.李子下沉过程中所受的浮力逐渐变小
B.西瓜所受的浮力小于李子所受的浮力
C.西瓜漂浮时所受的浮力大于自身重力
D.李子的密度大于西瓜的密度
考点:物体叠放导致液面变化问题
4.(2026•同步)水平桌面上放着两个相同的足够高的柱形水槽,水中的两个木块也相同。将铁块a放在木块上面,木块刚好浸没在水中,如图甲所示;将铁块b用细线系在木块下面,木块也刚好浸没在水中,如图乙所示,且此时两水槽的水面相平。已知水的密度为ρ水,铁的密度为ρ铁,则( )
A.a、b两个铁块的重力之比为1:1
B.a、b两个铁块的质量之比为
C.两种情况相比较,乙图中水槽对桌面的压强较大
D.若将a取下投入水中,并剪断b的细线,静止时水对容器底压强变化量Δp甲>Δp乙
考点:加减液面导致液面变化问题
5.(2025春•荣昌区期末)如图甲所示,一个圆柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个均匀实心圆柱体M,慢慢向容器中加水,加入的水对容器底的压强p水与所加水的质量m的关系如图乙所示,在整个过程中无水溢出,M的底面始终与容器中的水面平行,当加入的水等于3kg时,物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4cm。则圆柱体M刚好漂浮时容器中水的深度为 cm,圆柱形容器的内底面积为 m2。
考点:冰块熔化问题
6.(2025•虎丘区校级二模)如图所示,水平桌面上盛有适量盐水的烧杯中,漂浮着冰块A,悬浮着物块B,当冰块A完全熔化后,下列分析正确的是( )
A.烧杯中水的密度变大
B.烧杯内液面不发生变化
C.杯底受到液体的压强变小
D.物块B受到的浮力变大
考点:浮力中的绳子、弹簧、杆的问题
7.(2025春•博兴县期末)如图所示,一个重为0.03N的乒乓球M被轻质细线拉住浸没在某液体中,如果它受到的浮力是0.3N,则轻质细线对乒乓球M的拉力是( )
A.0.03N B.0.3N C.0.27N D.0.33 N
考点:剪断绳子问题
8.(2025春•鲤城区校级期中)底面积为100cm2的圆柱形容器置于水平桌面上,柱形物体被细线拉住静止在水中,该物体下表面受到的压力为22N,上表面受到的压力为10N;剪断细线物体静止后,液体对容器底部的压强比剪断细线前减少了300Pa。下列判断正确的是( )
A.剪断细线后,水面下降了0.3m
B.物体的质量为1kg
C.剪断细线后,物体静止时所受浮力大小为3N
D.该物体的密度为0.75×103kg/m3
二、浮力的应用☆
项目
内容
增大或减小浮力的方法
由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)增大浮力的两种方法
①增大液体的密度:如水中加盐搅拌后,可使沉底的鸡蛋浮起来
②增大物体排开液体(或气体)的体积:如钢铁制成的轮船等。
(2)减小浮力的两种方法
①减小液体的密度:如往盐水中加清水,可以使漂浮的鸡蛋下沉至水底。
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,从而减小空气浮力,使飞艇降落(可认为飞艇放气后,所受重力不变)。
浮沉条件的应用
(1) 轮船
①工作原理:空心法,即把密度比水大的钢铁制成空心的,能使它排开更多的水,增大可利用的浮力,从而漂浮在水面上
②排水量:轮船的大小通常用排水量表示,指轮船装满货物时排开水的质量,即排水量=船自身质量+满载时货物的质量,即m排=m船+m货
③载重线(吃水线):是船体与水面相交的线,表示船舶的吃水深度(如图所示)水温变化会影响船舶的吃水深度,故夏季和冬季的吃水线不相同;由于海水、河水密度不同,轮船的吃水线也不同,轮船在载物时水面不能超过最大吃水线。
图10.3-1 轮船
(2) 潜水艇
①工作原理:靠改变自身重力实现上浮或下沉的
②工作分析:因为潜水艇浸没在水里时,排开水的体积不变,所受浸没后受到的浮力不变,但艇身装有水舱,向两侧的水舱内充入水,艇重增大,G>F浮,潜艇就会下沉。
当水舱充水后,潜水艇重G= F浮,它可以悬浮在水中。
当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇变轻,艇重G<F浮,从而上浮。
图10.3-2 潜水艇示意图
(3) 气球和飞艇
①工作原理:通过充入、排出密度小于空气的气体来实现升降。
②工作分析:气球和飞艇所受的浮力F浮=ρ气gV排,气球和飞艇所受的重力G=G人+G壳=ρ空气gV+G壳,当F浮>G时,气球或飞艇可升上天空;由于高空升高,空气密度(ρ空气)变小,使F浮变小,当F浮=G时,气球或飞艇悬浮于一定高度;要使气球或飞艇降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小,当F浮<G时,气球或飞艇下落
图10.3-3热气球 图10.3-4飞艇
拓展
(4) 密度计
①作用:是测量液体密度的仪器。
②构造:密度计是一根上部标有刻度,形状特殊的密封玻璃管,管下部的玻璃泡内封装小铅丸或水银(如图)。
③原理:根据物体漂浮时,受力平衡F浮=G,及阿基米德原理制成的。
④特点:根据F浮=ρ液gV排可知,因为F浮不变,所以把它放在密度比较大的液体里,V排小,露出液面的体积大;反之就小,所以密度计的刻度值是上面小而下面大的,且刻度线之间的距离是不均匀的,上面距离大,下面距离小。
⑤读数:数值表示待测液体密度是谁的密度的倍数。如“1.8”表示该液体密度是1.8×103kg/m3
图10.3-5密度计
· 例题
考点:增大、减小浮力的方法
9.(2024•苏州)将鸡蛋放入盐水中出现如图所示状态,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.鸡蛋悬浮时浮力大
D.鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大
考点:改变物体浮沉状态
10.(2025春•襄城区期末)如图所示,取一大塑料瓶,用一小玻璃瓶制作成“浮沉子”。将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在大塑料瓶的水面上。为了观察其浮沉,大瓶的瓶盖应该 (选填“旋紧”或“拧开”),当用力挤压大瓶时,此时“浮沉子”会 (选填“上浮”“不动”或“下沉”)。
考点:密度计原理
11.(2025春•丰台区校级期中)如图所示,两支完全相同的密度计漂浮在甲、乙两种液体中,两容器相同,静止时两液面相平。以下判断正确的是( )
A.两支密度计所受的浮力相等
B.甲、乙两种液体的密度相等
C.密度计排开两种液体的体积相等
D.甲、乙两种液体对容器底部的压力相等
考点:潜水艇原理
12.(2025春•海城市期末)潜水艇能潜入水下航行,进行侦察和袭击,是一种很重要的军用舰艇。潜水艇的艇身装有水舱,可以通过改变水舱内气压的方式进行充放水,从而改变自身重力实现上浮下潜。下列说法正确的是( )
A.潜水艇上浮时,要向水舱充水
B.潜水艇下潜时受到的浮力大于重力
C.潜水艇受到的浮力等于重力时,可以悬浮在水中
D.潜水艇漂浮在水面上时,浮力小于重力
考点:轮船原理
13.(2025春•定州市期末)排水量为1.2×103t的轮船在河水中航行,满载时船及所装货物总质量为 kg,所受河水的浮力是 N,如果河水的密度为1.0×103kg/m3,船排开河水的体积为 m3。(g=10N/kg)。
考点:气球和飞艇原理
14.(2025春•无锡校级期末)如图是我国研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇,创造了海拔9032m大气科学观测世界纪录。9032m高空的空气密度为0.4kg/m3。浮空艇的总体积约为9000m3,当其上升时不断向外排放气体,但整个浮空艇的体积保持不变。(g=10N/kg)下列说法正确的是( )
A.浮空艇上升过程中受到的大气压变大
B.浮空艇上升过程中排开空气的质量变小
C.浮空艇上升过程中受到的浮力不变
D.浮空艇在9032m高空受到的浮力是3600N
· 方法总结
转换法
把不易直接观察的“浮沉状态”,转换为受力分析(重力G、浮力Fₗ)的大小比较
控制变量法
研究浮力与排开液体体积、液体密度的关系时,控制一个量不变,改变另一个量观察浮力变化。
对比/类比法
对比不同物体在同一液体中的浮沉,理解物体密度与液体密度的关系
模型法(受力模型)
把物体视为质点,只分析竖直方向的重力和浮力,建立二力作用下的运动/平衡模型
· 易错
×
√
1误认为物体排开液体的体积就是物体的体积
实际是要区分开二者的定义及结合具体的浮沉情况来看
· 例题
1.(2025春•同步)将一个体积为100cm3、质量为50g的木块放在水中,求木块静止时所受到的浮力。(g取10N/kg)
· 中考真题
考点:物体浮沉条件
1.(2025•淄博)小明在厨房清洗樱桃时发现,有的樱桃漂浮在水面上,有的沉底。两颗体积相等的樱桃在水中静止时如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲樱桃所受浮力大于自身重力
B.甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量
C.向水中加盐,甲樱桃会下沉
D.向水中加盐,盆底受到的液体压强变小
考点:利用物体的浮沉条件求浮力的大小
2.(2025•黑龙江)小宁同学把一个质量为50g的木块放在水中,木块漂浮时有的体积露出水面,则这个木块受到的浮力是 N,它的密度是 g/cm3。
考点:利用物体的浮沉条件比较浮力的大小
3.(2025•河南)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不变
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
考点:冰块熔化问题
4.(2025•资阳)如图所示,开始时图甲中冰块位于容器底部,图乙中冰块漂浮于水面,冰块上方均放置有一小铁块。当冰块熔化完后,图甲中的水面与开始时相比将会 (选填“上升”“下降”或“不变”),其原因是 ;图乙中的水面与开始时相比将会 (选填“上升”“下降”或“不变”),其原因是 。
考点:浮力中的绳子、弹簧、杆的问题
5.(2025•广元)如图甲所示,横杆在铁架台上可上下移动,竖直硬质细杆(质量忽略)的上端通过力传感器固定在横杆上(力传感器可显示细杆受到力的大小),下端与底面积为40cm2、密度为0.4g/cm3的实心均匀长方体物块M相连,M浸没在底面积为100cm2装有水的容器中,此时水的深度为40cm。让横杆匀速缓慢向上移动,力传感器示数F随时间t的变化关系如图乙所示,t2∼t3时间段为6s;物块M始终竖直且不吸水,水的密度是1.0g/cm3,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.t为0时,水对容器底部的压强是2×103Pa
B.0∼t1时间段,力传感器示数F1为14.0N
C.t为0时与t3时相比,容器底部受到的压强变化量是100Pa
D.横杆向上运动的速度为1cm/s
考点:改变物体浮沉状态
6.(2025•淄博)项目化学习小组用小瓶做以下实验,下列有关说法错误的是( )
A.图甲,用吸管对着水平桌面上的两个小瓶中间吹气,两瓶彼此远离
B.图乙,在水平桌面上拉动木块做匀速直线运动,垫上瓶子后拉力变小
C.图丙,将空玻璃瓶瓶口朝下往下压,扎在瓶口的橡皮膜凹陷程度变大
D.图丁,装有适量水的小瓶敞口朝下放入矿泉水瓶中,挤压矿泉水瓶,小瓶向下运动
考点:密度计原理
7.(2025•泸州)实践出真知。“九章”社团的同学们利用所学知识进行跨学科实践——自制密度计。
(1)他们用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2cm2的吸管并密封,制作了第一代密度计。使用铁钉的目的是使密度计重心降低、在液体中竖直 。测试时将其放入密度为1.0g/cm3的清水中,测得它的吃水深度为10.5cm;取出再放入盐水中,测得它的吃水深度为10.0cm,则盐水的密度为 g/cm3。发现两次吃水深度相差很小,同学们猜想可能是吸管横截面积太小的缘故。
(2)于是,他们用横截面积较大、粗细均匀的柱形瓶做了第二代密度计。测试时发现它在清水和上述盐水中的吃水深度差与第一代密度计几乎一样。老师提出:根据密度计在两种液体中受到液体对它的 力相等,可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系是 (用ρ水、ρ盐表示)。
(3)同学们围绕怎样增大吃水深度差这一问题,结合前两次的制作经验,将设计思路和数据输入某AI软件,设计了如图所示的第三代密度计。若第三代密度计在清水中的吃水深度仍为10.5cm,则它在上述盐水中吃水深度为 cm。若它在某种液体中的吃水深度为15.0cm,则这种液体的密度为 g/cm3。(以上结果保留两位小数)
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第十章 浮力
第3节 物体的浮沉条件及应用
· 导入
浸没在液体中的物体都会受到浮力的作用,但是有的物体上浮,有的物体下沉,有的物体还会悬浮在液体中。这是为什么?
· 知识点对点
一、物体的浮沉条件☆
项目
内容
物体浮沉的原因
力是改变物体运动状态的原因,浸没在液体中的物体,一般受到两个力的作用:一个是竖直向下的重力G;另一个使竖直向上的浮力F浮。
物体在液体中是上浮还是下沉,取决于二者之间的大小关系。
物体浮沉的几种状态
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
v
v
F浮>G
F浮<G
F浮= G
F浮= G
F浮+F支= G
V排= V物
F浮>G
ρ液gV排>ρ物gV物
ρ液>ρ物
V排= V物
F浮<G
ρ液gV排<ρ物gV物
ρ液<ρ物
V排= V物
F浮=G
ρ液gV排=ρ物gV物
ρ液=ρ物
V排<V物
F浮= G
ρ液gV排=ρ物gV物
ρ液>ρ物
V排= V物
F浮<G
ρ液gV排<ρ物gV物
ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
ρ液= ρ物;V排=V物
ρ液>ρ物;V排<V物
ρ液<ρ物
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用
可以停留在液体中的任何深度处
是“上浮”过程的最终状态
是“下沉”过程的最终状态
处于静止状态,受平衡力作用
浮力的四种计算方法
称重法
把物体挂在弹簧测力计上,记下弹簧测力计的示数G,再把物体浸入液体中,记下弹簧测力计的示数F拉,则F浮=G-F拉
压力差法(浮力产生的原因)
F浮=F向上-F向下,该方法适用于高度已知的形状规则的正方体、长方体或圆柱体。
公式法(阿基米德原理)
F浮=G排=m排g=ρ液gV排,可用于计算任何形状的物体受到的浮力
平衡法
物体漂浮或悬浮时,物体处于平衡状态F浮=G。
注意:结合已知条件,哪种方法求浮力更简便就运用哪种方法,还要注意几种方法的综合运用
· 例题
考点:物体浮沉条件
1.(2025春•衡阳期末)小林在观察妈妈下水饺时看到一个有趣的现象:生饺子刚下锅时是下沉的,而煮熟后会浮起来。关于煮水饺的现象,下列说法正确的是( )
A.饺子刚下锅时不受浮力,所以会沉到水底
B.饺子煮一会儿后鼓起来,所受浮力将增大
C.饺子浮在水面,排开水的重力大于饺子的重力
D.沉在水底静止的饺子所受的浮力等于饺子的重力
【答案】B
【解答】解:A、饺子刚下锅时,体积较小,浮力较小,浮力小于重力,所以饺子下沉,故A错误;
B、在水中煮一会儿,饺子受热膨胀、体积变大,排开水的体积变大,由F浮=ρ液gV排可知,饺子所受浮力变大,故B正确;
C、当浮力大于饺子的重力时,饺子上浮,直至漂浮在水面上,此时浮力等于重力,排开水的重力等于饺子的重力,故C错误;
D、沉底的物体受的浮力小于重力,沉在水底静止的饺子所受的浮力小于饺子的重力,故D错误。
故选:B。
考点:利用物体的浮沉条件求浮力的大小
2.(2025•东平县校级一模)将质量为400g、体积为5×10﹣4m3的物体放入盛水的烧杯中,物体静止时,下列判断正确的是( )
A.悬浮,F浮=4N B.漂浮,F浮=5N
C.漂浮,F浮=4N D.沉底,F浮=5N
【答案】C
【解答】解:物体的密度为:
ρ0.8×103kg/m3<1.0×103kg/m3,
即:ρ<ρ水,则物体在水中将漂浮;
物体在水中受到的浮力:
F浮=G=mg=0.4×10N/kg=4N。
故选:C。
考点:利用物体的浮沉条件比较浮力的大小
3.(2025•东营一模)俗语“瓜浮李沉”是指西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉,如图所示。对此现象,下列说法正确的是( )
A.李子下沉过程中所受的浮力逐渐变小
B.西瓜所受的浮力小于李子所受的浮力
C.西瓜漂浮时所受的浮力大于自身重力
D.李子的密度大于西瓜的密度
【答案】D
【解答】解:A、李子下沉过程中,当李子没有完全浸没在水中时,随着李子下沉,李子浸入水中的体积变大,根据阿基米德原理可知其受到的浮力变大,当李子完全浸没在水中时,随着李子下沉,李子排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知其受到的浮力保持不变,故A错误;
BCD、西瓜漂浮在水面上,浮力等于其重力,即F浮西瓜=G西瓜;李子在水中下沉,浮力小于其重力,即F浮李子<G李子;由于西瓜的重力大于李子的重力,即G西瓜>G李子,所以,西瓜所受的浮力大于李子所受的浮力;
西瓜漂浮,西瓜的密度小于水的密度,李子下沉,李子的密度大于水的密度,所以西瓜的密度小于李子的密度;故D正确、BC错误;
故选:D。
考点:物体叠放导致液面变化问题
4.(2026•同步)水平桌面上放着两个相同的足够高的柱形水槽,水中的两个木块也相同。将铁块a放在木块上面,木块刚好浸没在水中,如图甲所示;将铁块b用细线系在木块下面,木块也刚好浸没在水中,如图乙所示,且此时两水槽的水面相平。已知水的密度为ρ水,铁的密度为ρ铁,则( )
A.a、b两个铁块的重力之比为1:1
B.a、b两个铁块的质量之比为
C.两种情况相比较,乙图中水槽对桌面的压强较大
D.若将a取下投入水中,并剪断b的细线,静止时水对容器底压强变化量Δp甲>Δp乙
【答案】B
【解答】解:AB、甲图中,铁块a和木块一起漂浮在水面,则F浮木=Ga+G木,
所以Ga=F浮木﹣G木,
即ρ铁gVa=ρ水gV木﹣ρ木gV木,
乙图中,铁块b和木块一起悬浮在水中,则F浮木+F浮b=Gb+G木,
所以Gb﹣F浮b=F浮木﹣G木,
即ρ铁gVb﹣ρ水gVb=ρ水gV木﹣ρ木gV木,
所以ρ铁gVa=ρ铁gVb﹣ρ水gVb=(ρ铁﹣ρ水)gVb,
所以,
又因为a、b的密度相同,由m=ρV可知,a、b两个铁块的质量之比为:
,故B正确;
利用G=mg可知a、b两个铁块的重力之比为,故A错误;
C、因为两水槽完全相同且水槽内水面相平,由p=ρgh可知水对容器底面的压强相等,由p可知水对容器底面的压力相等,因为水平桌面上放着两个相同的柱形水槽,由F压=F水+G容可知容器对桌面的压力也相等,故图中水槽对桌面的压强相等,故C错误;
D、因为水平桌面上放着两个相同的柱形水槽,所以水对容器底的压力变化量等于排开水的重力变化量,等于木块受到的浮力变化量,将a取下投入水中,静止时,木块漂浮,a沉底,
F浮木'=G木,F浮a=Ga﹣Fa,水对容器甲底的压力变化量为:ΔF压甲=ΔF浮甲=F浮木﹣(F浮木'+F浮a)=Ga+G木﹣(G木+Ga﹣Fa)=Fa,
同理可得,水对容器乙底的压力变化量为:ΔF压乙=ΔF浮乙=Gb+G木﹣(F浮木'+F浮b)=Gb+G木﹣(G木+Gb﹣Fb)=Fb,
又因为Fa<Fb,由Δp可知,Δp甲<Δp乙,故D错误。
故选:B。
考点:加减液面导致液面变化问题
5.(2025春•荣昌区期末)如图甲所示,一个圆柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个均匀实心圆柱体M,慢慢向容器中加水,加入的水对容器底的压强p水与所加水的质量m的关系如图乙所示,在整个过程中无水溢出,M的底面始终与容器中的水面平行,当加入的水等于3kg时,物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4cm。则圆柱体M刚好漂浮时容器中水的深度为 6 cm,圆柱形容器的内底面积为 0.1 m2。
【答案】6;0.1。
【解答】解:(1)当加入的水m水=3kg时,p水=0.6×103Pa,
由p=ρgh可得,水的深度h0.06m=6cm;
(2)由于加入的水等于5kg与3kg时压强分别为0.8×103Pa、0.6×103Pa,
由p得:
S0.1m2。
故答案为:6;0.1。
考点:冰块熔化问题
6.(2025•虎丘区校级二模)如图所示,水平桌面上盛有适量盐水的烧杯中,漂浮着冰块A,悬浮着物块B,当冰块A完全熔化后,下列分析正确的是( )
A.烧杯中水的密度变大
B.烧杯内液面不发生变化
C.杯底受到液体的压强变小
D.物块B受到的浮力变大
【答案】C
【解答】解:A、冰化成水后,由于水的密度要小于盐水的密度,混合后,盐水的密度变小,故A错误;
B、冰块漂浮,则F浮=G排=G冰,即:m排=m冰,则V排;冰块全部熔化成水后质量不变,
水的体积为:V水;,由于水的密度小于盐水的密度,
所以,V水>V排,即液面会上升,故B错误;
C、根据力的相互作用,杯底受到的液体压力等于漂浮的冰块、悬浮的物块以及盐水的重力,冰熔化后,悬浮的物块沉底,容器底部受到的压力等于盐水的重力和物块B受到的浮力,由于此时浮力减小,故液体对杯底的压力减小,压强也减小,故C正确;
D、冰化成水后,盐水的密度变小,由阿基米德原理可知物块B受到的浮力变小,故D错误。
故选:C。
考点:浮力中的绳子、弹簧、杆的问题
7.(2025春•博兴县期末)如图所示,一个重为0.03N的乒乓球M被轻质细线拉住浸没在某液体中,如果它受到的浮力是0.3N,则轻质细线对乒乓球M的拉力是( )
A.0.03N B.0.3N C.0.27N D.0.33 N
【答案】C
【解答】解:乒乓球静止时,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、拉力的作用,处于平衡状态,
根据力的平衡条件可得,轻质细线的拉力:
F拉=F浮﹣G=0.3N﹣0.03N=0.27N,故C正确。
故选:C。
考点:剪断绳子问题
8.(2025春•鲤城区校级期中)底面积为100cm2的圆柱形容器置于水平桌面上,柱形物体被细线拉住静止在水中,该物体下表面受到的压力为22N,上表面受到的压力为10N;剪断细线物体静止后,液体对容器底部的压强比剪断细线前减少了300Pa。下列判断正确的是( )
A.剪断细线后,水面下降了0.3m
B.物体的质量为1kg
C.剪断细线后,物体静止时所受浮力大小为3N
D.该物体的密度为0.75×103kg/m3
【答案】D
【解答】解:A.剪断细线物体静止后,液体对容器底部的压强比剪断细线前减少了300Pa,则水面下降的高度,故A错误;
BC.物体浸没时受到的浮力F浮=F向上﹣F向下=22N﹣10N=12N,
物体浸没时的体积
容器底面积为100cm2,水面下降了0.03m,物体露出的体积等于物体少排开水的体积为
剪断细线后,物体静止时漂浮,物体漂浮时的体积V漂排=V物﹣ΔV排=1.2×10﹣3m3﹣3×10﹣4m3=9×10﹣4m3,
物体漂浮时受到的浮力F浮'=ρ水gV漂排=1.0×103kg/m3×10N/kg×9×10﹣4m3=9N
因为物体漂浮时F浮'=G,物体的质量,故BC错误;
D.由密度公式可知物体的密度,故D正确。
故选:D。
二、浮力的应用☆
项目
内容
增大或减小浮力的方法
由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)增大浮力的两种方法
①增大液体的密度:如水中加盐搅拌后,可使沉底的鸡蛋浮起来
②增大物体排开液体(或气体)的体积:如钢铁制成的轮船等。
(2)减小浮力的两种方法
①减小液体的密度:如往盐水中加清水,可以使漂浮的鸡蛋下沉至水底。
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,从而减小空气浮力,使飞艇降落(可认为飞艇放气后,所受重力不变)。
浮沉条件的应用
(1) 轮船
①工作原理:空心法,即把密度比水大的钢铁制成空心的,能使它排开更多的水,增大可利用的浮力,从而漂浮在水面上
②排水量:轮船的大小通常用排水量表示,指轮船装满货物时排开水的质量,即排水量=船自身质量+满载时货物的质量,即m排=m船+m货
③载重线(吃水线):是船体与水面相交的线,表示船舶的吃水深度(如图所示)水温变化会影响船舶的吃水深度,故夏季和冬季的吃水线不相同;由于海水、河水密度不同,轮船的吃水线也不同,轮船在载物时水面不能超过最大吃水线。
图10.3-1 轮船
(2) 潜水艇
①工作原理:靠改变自身重力实现上浮或下沉的
②工作分析:因为潜水艇浸没在水里时,排开水的体积不变,所受浸没后受到的浮力不变,但艇身装有水舱,向两侧的水舱内充入水,艇重增大,G>F浮,潜艇就会下沉。
当水舱充水后,潜水艇重G= F浮,它可以悬浮在水中。
当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇变轻,艇重G<F浮,从而上浮。
图10.3-2 潜水艇示意图
(3) 气球和飞艇
①工作原理:通过充入、排出密度小于空气的气体来实现升降。
②工作分析:气球和飞艇所受的浮力F浮=ρ气gV排,气球和飞艇所受的重力G=G人+G壳=ρ空气gV+G壳,当F浮>G时,气球或飞艇可升上天空;由于高空升高,空气密度(ρ空气)变小,使F浮变小,当F浮=G时,气球或飞艇悬浮于一定高度;要使气球或飞艇降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小,当F浮<G时,气球或飞艇下落
图10.3-3热气球 图10.3-4飞艇
拓展
(4) 密度计
①作用:是测量液体密度的仪器。
②构造:密度计是一根上部标有刻度,形状特殊的密封玻璃管,管下部的玻璃泡内封装小铅丸或水银(如图)。
③原理:根据物体漂浮时,受力平衡F浮=G,及阿基米德原理制成的。
④特点:根据F浮=ρ液gV排可知,因为F浮不变,所以把它放在密度比较大的液体里,V排小,露出液面的体积大;反之就小,所以密度计的刻度值是上面小而下面大的,且刻度线之间的距离是不均匀的,上面距离大,下面距离小。
⑤读数:数值表示待测液体密度是谁的密度的倍数。如“1.8”表示该液体密度是1.8×103kg/m3
图10.3-5密度计
· 例题
考点:增大、减小浮力的方法
9.(2024•苏州)将鸡蛋放入盐水中出现如图所示状态,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.鸡蛋悬浮时浮力大
D.鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大
【答案】D
【解答】解:AB、如图所示状态,此时鸡蛋漂浮,液体的密度大于鸡蛋密度,缓慢向杯中加水使液体的密度等于鸡蛋密度,鸡蛋会悬浮,故AB错误;
C、鸡蛋漂浮和悬浮时,所受浮力大小等于鸡蛋的重力大小,故C错误;
D、加水后杯中液体的总重力变大,杯底面积不变,根据p可知鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大,故D正确。
故选:D。
考点:改变物体浮沉状态
10.(2025春•襄城区期末)如图所示,取一大塑料瓶,用一小玻璃瓶制作成“浮沉子”。将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在大塑料瓶的水面上。为了观察其浮沉,大瓶的瓶盖应该 旋紧 (选填“旋紧”或“拧开”),当用力挤压大瓶时,此时“浮沉子”会 下沉 (选填“上浮”“不动”或“下沉”)。
【答案】旋紧;下沉。
【解答】解:为了探究“浮沉子”的浮沉,将装有适量水的小瓶瓶口向下,使其漂浮在瓶盖旋紧的大塑料瓶内的水面上,挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,将压强传递给水,水被压入小瓶中,瓶内水的质量增加,重力大于浮力时,浮沉子下沉。
故答案为:旋紧;下沉。
考点:密度计原理
11.(2025春•丰台区校级期中)如图所示,两支完全相同的密度计漂浮在甲、乙两种液体中,两容器相同,静止时两液面相平。以下判断正确的是( )
A.两支密度计所受的浮力相等
B.甲、乙两种液体的密度相等
C.密度计排开两种液体的体积相等
D.甲、乙两种液体对容器底部的压力相等
【答案】A
【解答】解:C、两支完全相同的密度计漂浮在甲、乙两种液体中,则由图示可知,密度计排开乙液体的体积大于甲液体,故C错误。
AB、密度计在甲和乙液体中都是漂浮,浮力都等于重力,所以浮力相等。密度计排开乙液体的体积大于甲液体。根据F浮=ρ液gV排知,甲的密度大于乙的密度,故B错误、A正确。
D、甲的密度大于乙的密度,两容器的液体深度相同,根据p=ρ液gh知,甲对容器底的压强大于乙对容器底的压强,故D错误。
故选:A。
考点:潜水艇原理
12.(2025春•海城市期末)潜水艇能潜入水下航行,进行侦察和袭击,是一种很重要的军用舰艇。潜水艇的艇身装有水舱,可以通过改变水舱内气压的方式进行充放水,从而改变自身重力实现上浮下潜。下列说法正确的是( )
A.潜水艇上浮时,要向水舱充水
B.潜水艇下潜时受到的浮力大于重力
C.潜水艇受到的浮力等于重力时,可以悬浮在水中
D.潜水艇漂浮在水面上时,浮力小于重力
【答案】C
【解答】解:A.正常情况下潜水艇在水中潜行时,浮力和重力相等,如果潜水艇需要上浮,则浮力要大于重力,由F浮=ρ液gV排可知浸没时,潜水艇在水中的浮力不变,所以要减小其重力,可以采用向外排水的方法,故A错误;
B.正常情况下潜水艇在水中潜行时,浮力和重力相等,如果潜水艇需要下潜,则浮力要小于重力,故B错误;
C.当潜水艇受到的浮力等于重力时,根据物体浮沉条件可知,潜水艇将处于悬浮状态,故C正确;
D.潜水艇漂浮在水面上时,处于平衡状态,根据二力平衡条件可知,浮力等于重力,故D错误。
故选:C。
考点:轮船原理
13.(2025春•定州市期末)排水量为1.2×103t的轮船在河水中航行,满载时船及所装货物总质量为 1.2×106 kg,所受河水的浮力是 1.2×107 N,如果河水的密度为1.0×103kg/m3,船排开河水的体积为 1.2×103 m3。(g=10N/kg)。
【答案】1.2×106;1.2×107;1.2×103。
【解答】解:轮船满载时处于漂浮状态,根据漂浮条件F浮=G总,再由阿基米德原理F浮=G排,可得G总=G排,即m总g = m排g,所以m总=m排=1.2×103×103kg=1.2×106kg。
根据阿基米德原理可得:F浮=G排=m排g=1.2×106kg×10N/kg=1.2×107N。
由密度公式可得,排开河水的体积V排1.2×103m3。
故答案为:1.2×106;1.2×107;1.2×103。
考点:气球和飞艇原理
14.(2025春•无锡校级期末)如图是我国研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇,创造了海拔9032m大气科学观测世界纪录。9032m高空的空气密度为0.4kg/m3。浮空艇的总体积约为9000m3,当其上升时不断向外排放气体,但整个浮空艇的体积保持不变。(g=10N/kg)下列说法正确的是( )
A.浮空艇上升过程中受到的大气压变大
B.浮空艇上升过程中排开空气的质量变小
C.浮空艇上升过程中受到的浮力不变
D.浮空艇在9032m高空受到的浮力是3600N
【答案】B
【解答】解:A.大气压随着高度的升高而减小,所以浮空艇上升过程中受到的大气压变小,故A错误;
BC.高度越高,空气密度越小,浮空艇的体积保持不变,由F浮=ρ空气gV排可知,浮空艇受到的浮力等于排开空气受到的重力;
浮空艇上升过程浮力变小,排开空气的重力变小,即排开空气的质量变小,故B正确,C错误;
D.9032m高空的空气密度为0.4kg/m3,浮空艇的总体积约为9000m3,由阿基米德原理F浮=ρ空气gV排=0.4kg/m3×10N/kg×9000m3=36000N,故D错误。
故选:B。8241224808;学号:42782977
· 方法总结
转换法
把不易直接观察的“浮沉状态”,转换为受力分析(重力G、浮力Fₗ)的大小比较
控制变量法
研究浮力与排开液体体积、液体密度的关系时,控制一个量不变,改变另一个量观察浮力变化。
对比/类比法
对比不同物体在同一液体中的浮沉,理解物体密度与液体密度的关系
模型法(受力模型)
把物体视为质点,只分析竖直方向的重力和浮力,建立二力作用下的运动/平衡模型
· 易错
×
√
1误认为物体排开液体的体积就是物体的体积
实际是要区分开二者的定义及结合具体的浮沉情况来看
· 例题
1.(2026春•同步)将一个体积为100cm3、质量为50g的木块放在水中,求木块静止时所受到的浮力。(g取10N/kg)
【考点】利用物体的浮沉条件求浮力的大小;利用阿基米德原理进行简单计算.版权所有
【解答】解:木块浸没在水中所受浮力F浮=ρ水gV木=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣6m3=1N;
重力G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N;
因为浮力大于重力,故上浮而最终漂浮,浮力等于重力,为0.5N。
答:木块静止时所受到的浮力是0.5N。
· 中考真题
考点:物体浮沉条件
1.(2025•淄博)小明在厨房清洗樱桃时发现,有的樱桃漂浮在水面上,有的沉底。两颗体积相等的樱桃在水中静止时如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲樱桃所受浮力大于自身重力
B.甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量
C.向水中加盐,甲樱桃会下沉
D.向水中加盐,盆底受到的液体压强变小
【解答】解:A:甲樱桃处于漂浮状态,所受浮力等于自身重力,故A错误;
B、甲樱桃处于漂浮状态,甲樱桃的密度小于水的密度,乙樱桃沉底,乙樱桃的密度大于水的密度,所以ρ甲<ρ乙,由于两颗樱桃的体积相等,所以甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量,故B正确;
C、向水中加盐,水的密度变大,甲樱桃的密度仍小于水的密度,甲樱桃仍漂浮,故C错误;
D、向水中加盐,水的密度变大,根据p=ρgh可知盆底受到的液体压强变大,故D错误。
故选:B。
考点:利用物体的浮沉条件求浮力的大小
2.(2025•黑龙江)小宁同学把一个质量为50g的木块放在水中,木块漂浮时有的体积露出水面,则这个木块受到的浮力是 0.5 N,它的密度是 0.6 g/cm3。
【解答】解:因为木块漂浮在水面,则木块受到的浮力为:F浮=G木=m木g=50×10﹣3kg×10N/kg=0.5N,
由阿基米德原理可知,木块排开水的体积为:
V排5×10﹣5m3;
所以木块的体积为:V木10﹣5m3cm3;
则木块的密度为:ρ木0.6g/cm3。
故答案为:0.5;0.6。
考点:利用物体的浮沉条件比较浮力的大小
3.(2025•河南)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不变
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
【解答】解:A、根据阿基米德原理可知,甲图中船排开水的重力与大象、船的总重力大小相等,故A错误。
BC、船内石头增多的过程中,船仍然漂浮,但船和石头的总重力变大,所以受到的浮力变大,根据F浮=ρ水gV排可知,排开水的体积变大,船底所在深度变大,根据p=ρgh可知,船底受到水的压强变大,故B、C错误。
D、甲图中船与乙图中船为同一只船,都处于漂浮状态,根据物体漂浮条件可知,所受浮力都与其重力相等,所以所受浮力大小相等,故D正确。
故选:D。
考点:冰块熔化问题
4.(2025•资阳)如图所示,开始时图甲中冰块位于容器底部,图乙中冰块漂浮于水面,冰块上方均放置有一小铁块。当冰块熔化完后,图甲中的水面与开始时相比将会 下降 (选填“上升”“下降”或“不变”),其原因是 冰融化前后,小铁块始终在水里,小铁块排开水的体积不变,小铁块不影响水面变化;
对于冰分析,冰熔化前后质量不变,冰的密度比水的密度小,熔化后体积变小,排开水的体积变小,冰熔化后,水面将下降; ;图乙中的水面与开始时相比将会 下降 (选填“上升”“下降”或“不变”),其原因是 图乙中,冰熔化前,冰和铁块整体漂浮在水中,F浮'=G冰+G铁,
冰化水后,冰化成水,铁块下沉入水中,对冰和铁块整体受到的浮力分析,F浮″<G水+G铁。
由于G冰=G水。所以冰化水后,浮力变小,排开水的体积变小,液面下降。 。
【解答】解:(1)冰熔化前后,小铁块始终在水里,小铁块排开水的体积不变,小铁块不影响水面变化;
对于冰分析,冰熔化前后质量不变,冰的密度比水的密度小,熔化后体积变小,排开水的体积变小,冰熔化后,水面将下降。
(2)图乙中,冰熔化前,冰和铁块整体漂浮在水中,F浮'=G冰+G铁,
冰化水后,冰化成水,铁块下沉入水中,对冰和铁块整体受到的浮力分析,F浮″<G水+G铁。
由于G冰=G水。所以冰化水后,浮力变小,排开水的体积变小,液面下降。
故答案为:(1)下降;冰融化前后,小铁块始终在水里,小铁块排开水的体积不变,小铁块不影响水面变化;
对于冰分析,冰熔化前后质量不变,冰的密度比水的密度小,熔化后体积变小,排开水的体积变小,冰熔化后,水面将下降;
(2)下降;图乙中,冰熔化前,冰和铁块整体漂浮在水中,F浮'=G冰+G铁,
冰化水后,冰化成水,铁块下沉入水中,对冰和铁块整体受到的浮力分析,F浮″<G水+G铁。
由于G冰=G水。所以冰化水后,浮力变小,排开水的体积变小,液面下降。
考点:浮力中的绳子、弹簧、杆的问题
5.(2025•广元)如图甲所示,横杆在铁架台上可上下移动,竖直硬质细杆(质量忽略)的上端通过力传感器固定在横杆上(力传感器可显示细杆受到力的大小),下端与底面积为40cm2、密度为0.4g/cm3的实心均匀长方体物块M相连,M浸没在底面积为100cm2装有水的容器中,此时水的深度为40cm。让横杆匀速缓慢向上移动,力传感器示数F随时间t的变化关系如图乙所示,t2∼t3时间段为6s;物块M始终竖直且不吸水,水的密度是1.0g/cm3,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.t为0时,水对容器底部的压强是2×103Pa
B.0∼t1时间段,力传感器示数F1为14.0N
C.t为0时与t3时相比,容器底部受到的压强变化量是100Pa
D.横杆向上运动的速度为1cm/s
【解答】解:A、t为0时,水的深度为40cm,则水对容器底部的压强为:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa,故A错误;
B、由图乙可知,当时间大于t3后,物块M完全脱离水面,此时力传感器示数等于物块M的重力,即G=F3=4N,根据G=mg=ρgV可知,物块M的体积为:
V1×10﹣3m3=1×103cm3;
在0∼t1时间段,物块M完全浸没在水中,即V排=V=1×10﹣3m3,物块M受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,
根据力的平衡关系可知,力传感器示数F1为F1=F浮﹣G=10N﹣4N=6N,故B错误;
C、当t为t3时,物块M刚好脱离水面,设容器水面下降的高度为Δh,则S容Δh=V,即100cm2×Δh=1×103cm3,
解得:Δh=10cm=0.1m,
则t为0时与t3时相比,容器底部受到的压强变化量为:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,故C错误;
D、物块M高度为:
hM25cm;
由图乙可知,当t为t2时,物块M受到的浮力等于物块M重力,即F'浮=G=4N,则物块M排开水的体积为:
ΔV排4×10﹣4m3,
物块M浸没的深度为:
h'0.1m=10cm;
当物块M完全脱离水面时,设容器水面下降的高度为Δh',则S容Δh'=ΔV排,即100cm2×Δh'=4×10﹣4×106cm3,
解得:Δh'=4cm,
t2∼t3时间段内,横杆向上运动的距离为s=h'﹣Δh'=10cm﹣4cm=6cm,
则横杆向上运动的速度为:
v1cm/s,故D正确。
故选:D。
考点:改变物体浮沉状态
6.(2025•淄博)项目化学习小组用小瓶做以下实验,下列有关说法错误的是( )
A.图甲,用吸管对着水平桌面上的两个小瓶中间吹气,两瓶彼此远离
B.图乙,在水平桌面上拉动木块做匀速直线运动,垫上瓶子后拉力变小
C.图丙,将空玻璃瓶瓶口朝下往下压,扎在瓶口的橡皮膜凹陷程度变大
D.图丁,装有适量水的小瓶敞口朝下放入矿泉水瓶中,挤压矿泉水瓶,小瓶向下运动
【解答】解:A、流体流速大的地方压强小;用吸管对着两瓶中间吹气,中间流速大,压强小,外侧大气压大,两瓶会彼此靠近;故A错误;
B、在水平桌面上拉动木块做匀速直线运动,由二力平衡知识可知,拉力等于摩擦力,垫上瓶子后滚动代替滑动可减小摩擦力,则拉力变小,故B正确;
C、根据液体压强公式p=ρgh可知,将空玻璃瓶瓶口朝下往下压,深度增大,液体压强变大,则扎在瓶口的橡皮膜凹陷程度变大,故C正确;
D、挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,将压强传递给水,水被压入小瓶中,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉,故D正确。
故选:A。
考点:密度计原理
7.(2025•泸州)实践出真知。“九章”社团的同学们利用所学知识进行跨学科实践——自制密度计。
(1)他们用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2cm2的吸管并密封,制作了第一代密度计。使用铁钉的目的是使密度计重心降低、在液体中竖直 漂浮 。测试时将其放入密度为1.0g/cm3的清水中,测得它的吃水深度为10.5cm;取出再放入盐水中,测得它的吃水深度为10.0cm,则盐水的密度为 1.05 g/cm3。发现两次吃水深度相差很小,同学们猜想可能是吸管横截面积太小的缘故。
(2)于是,他们用横截面积较大、粗细均匀的柱形瓶做了第二代密度计。测试时发现它在清水和上述盐水中的吃水深度差与第一代密度计几乎一样。老师提出:根据密度计在两种液体中受到液体对它的 浮 力相等,可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系是 (用ρ水、ρ盐表示)。
(3)同学们围绕怎样增大吃水深度差这一问题,结合前两次的制作经验,将设计思路和数据输入某AI软件,设计了如图所示的第三代密度计。若第三代密度计在清水中的吃水深度仍为10.5cm,则它在上述盐水中吃水深度为 5.48 cm。若它在某种液体中的吃水深度为15.0cm,则这种液体的密度为 0.96 g/cm3。(以上结果保留两位小数)
【解答】解:(1)他们用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2cm2的吸管并密封,制作了第一代密度计。使用铁钉的目的是使密度计重心降低、在液体中竖直 漂浮。测试时将其放入密度为1.0g/cm3的清水中,测得它的吃水深度为10.5cm;取出再放入盐水中,测得它的吃水深度为10.0cm,根据漂浮的特点浮力等于重力,可知两次受到的浮力相同,由阿基米德原理有
ρ水gl1S=ρ盐gl2S
即ρ水l1=ρ盐l2
则盐水的密度为
ρ盐ρ水1.0g/cm3=1.05g/cm3
(2)因密度计漂浮,密度计在两种液体中受到液体对它的浮力相等,由阿基米德原理有
ρ水gh水S′=ρ盐gh盐S′
可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系是
(3)图中密度计下面的圆柱体的体积为
V=S1h1=4.0cm2×5.0cm=20cm3=20×10﹣6m3=2×10﹣5m3
故在水中排开水的体积为
V水=2×10﹣5m3+(10.5﹣5.0)×0.2×10﹣6m3=2.11×10﹣5m3﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
设它在上述盐水中吃水深度为l,类似得出在盐水中排开液体的体积为
V盐=2×10﹣5m3+(l﹣5.0)×0.2×10﹣6m3﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
因密度计在两种液体中漂浮,故受到液体对它的 浮力都等于重力,故浮力相等,由阿基米德原理有
ρ水gV水=ρ盐gV盐﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
因 ④
由①②③④得出
l=5.48cm
若它在某种液体中的吃水深度为15.0cm,则排开这种液体的体积为
V液=2×10﹣5m3+(15.0﹣5.0)×0.2×10﹣6m3=2.2×10﹣5m3﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤
根据阿基米德原理有
ρ水gV水=ρ液gV液﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑥
由①⑤得
ρ液=0.96g/cm3
故答案为:(1)漂浮;1.05;(2)浮;;(3)5.48;0.96。
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