10.3 物体的浮沉条件及应用-2025-2026学年八年级下册物理浮力专项训练

。浮力 10.3 物体的浮沉条件及应用 基础解读： 知识点1物体的浮沉条件 判断物体浮沉的条件：通常情况下，判断物体的浮沉有两种方法：一是根据力的关系来判断， 即根据浮力和重力的大小关系，结合浮沉条件来判断；二是根据物体密度与液体密度的关 系来判断。 解读：总有同学认为“上浮的物体受到的浮力大，下沉的物体受到的浮力小”，这种 说法是不正确的。事实上物体的沉浮决定于物体受到的浮力和物体重力的大小关系，而不 是只决定于物体受到的浮力大小。大石块受到的浮力再大，只要还小于自身的重力，就不 会上浮；小木块受到的浮力再小，只要还大于自身的重力，就不会下沉。 悬浮与漂浮有相似之处，也有重要区别。相似之处：物体都处于平衡状态，各自所受 重力和浮力是大小相等的一对平衡力。重要区别：(1)它们在液体中的位置不同，悬浮 是物体可以静止在液体内部任一地方，而漂浮则是物体静止在液体表面上；(2)处于悬 浮状态的物体，其密度与液体密度相等，处于漂浮状态的物体，其密度小于液体的密度， 其体积大于物体排开液体的体积。 浮沉情况 下沉 悬浮 上浮 沉底 漂浮 F酒 受力示意图 浮力与重力关系 F浮<G F浮=G F浮>G F浮<G F浮=G 密度关系 P液<P物 P液=P物 P液>P物 P液<P物 P液>P物 例1如图所示，α、b是两种物质质量与体积的关系图像，分别用α、b两种物质制成体积相等的甲、 乙两实心物体，浸没在水中松手稳定后（ ↑mw/g 3.0 2.0 1.0 01.02.03.07/cm3 A.甲下沉，乙受到的浮力大 B.乙下沉，甲受到的浮力大 C.甲漂浮，甲受到的浮力大 D.乙漂浮，乙受到的浮力小 【答案】D 13 物理专项训练 【解析】甲的密度p甲=1.5g/cm3,乙的密度pz=0.5g/cm,p水=1g/cm3,则：p甲>p水， p乙<p水，所以松手稳定后，甲下沉、乙漂浮；设甲、乙的体积为V物，此时甲受到的浮力： F甲=p水V排g=p水V物g,乙受到的浮力：F元=G元=p乙V排g,由于p元<p水，V排<V物， 所以，F甲>F乙，故D正确。 例2木头、小鱼、石块、海螺在水中的位置如图所示，其中木头与石块的质量相等且大于小鱼 的质量，小鱼与海螺的质量相等。分析它们所受的浮力，正确的是（)。 ①木头受到的浮力最大 ②小鱼受到的浮力等于它排开的水重 ③石块受到的浮力等于它自身的重力 ④海螺受到的浮力大于它自身的重力 A.①② B.①③ C.①②④ D.①③④ 【答案】A 【解析】由图可知，木头漂浮，木头受到的浮力等于它自身的重力；石块和海螺处于沉 底状态，石块和海螺受到的浮力要小于自身的重力；小鱼悬浮在水中，小鱼受到的浮力等于 它的重力；故③、④错误；小鱼受到的浮力等于它排开的水重，故②正确；木头与石块的质 量相等且大于小鱼的质量，根据G=mg可知，木头与石块的重力相等且大于小鱼的重力， 由此可知，木头受到的浮力要大于小鱼和石块受到的浮力；小鱼与海螺的质量相等，重力相 等，小鱼受到的浮力要大于海螺受到的浮力，由此可知，木头受到的浮力最大，故①正确。 知识点2浮力的应用 1.通过牙膏皮实验已经证明，实心的牙膏皮沉入水中，空心的浮于水面，由此可见我们要 使密度大于水的物质做成的物体浮于水面可采用“空心”办法，增大体积从而增大浮力， 使物体浮于水面。如把木头挖成空心的独木舟，可以减小自身的重力，多装货物，以增 大可利用的浮力。用钢铁做成轮船，也是根据这一道理。 甲 2.轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理： (1)轮船：钢铁制造的轮船是“空心”的，使它排开的水的体积增大，从而增大浮力， 浮在水面。 注意：轮船的排水量是指轮船满载时排开水的质量，根据轮船的排水量可以求出轮船受 到的浮力F浮=G排=m排g=G船十G货o ②潜水艇：钢铁制造的潜水艇也是“空心”的，在水中时V排水=V舞不变，则浮力不变， 。浮力 潜水艇的上浮、下潜和悬浮是通过对水舱充水和排水，达到改变自身的重力而实现的。 (3)气球和飞艇：利用密度小于空气的氢气或氦气充入气球或飞艇中，靠气囊内的气体 密度小于空气密度P内<P外而上升。通过改变气囊的体积而改变浮力的大小，实现升降。 注意：轮船在不同的水中（如江水、海水)都处于漂浮状态，所受浮力相等；潜水艇 靠改变自身重力实现上浮与下沉，在没有露出水面之前潜水艇受到的浮力不变；气球 升空时气球里充入密度小于空气的气体。 例1如图所示的热气球，其下方开口处燃烧液化气，随着热气球内部气体温度升高，热气 球开始离地，徐徐升空，则气球内的气体密度 ,气球所受浮力 (以上两空 填“变大”“变小”或“不变”)。体积为620m3的热气球悬浮在空中时，气球吊篮和乘 客的总重是 N。（空气密度保持1.3kg/m3不变) 【答案】变小不变8060 【解析】热气球内部气体温度升高，其气体体积增大，则气体内的空气密度减小，有一 部分空气跑到气球外部，使气球整体重力减小，又因浮力F浮=P空气gV排，故浮力不变。气 球在空气中所受浮力：F浮=p堂气gV排=1.3kg/m3×620m3×10N/kg=8060N;在空中悬浮， F浮=G总=8060N。 例2轮船原理：采用 的办法，可以使 增大，从而增大 ， 使密度大 于水的钢铁能漂浮在水面上。轮船的排水量是指轮船满载时所排开水的 。轮船满载时， 船和货物总重9.8×104N,则船在海洋航行所受浮力是 N,轮船的排水量是 _0 【答案】空心排开水的体积浮力质量9.8×1049.8t 【解析】轮船能漂浮在水面上就是采用空心的方法，可以使排开水的体积增大，从而增大 浮力，使密度大于水的钢铁能漂浮在水面上。轮船排水量是指轮船满载时所排开水的质量；轮 船满载时，船和货物总重9.8×10N,由于轮船漂浮，所以其受到的浮力：F浮=G总=9.8×10N; 由阿基米德原理可知，轮船排开水的重力：G排=F浮=9.8×104N,由G=mg可得，该轮船的 G排9.8×104N 排水量：m排=g=10N7kg=9800kg=9.8t。 例3如图，一飞艇充入气体后的质量是1.5t,体积为1500m3（p空气=1.29kg/m3),下列 关于飞艇的说法不正确的是（)。 15 物理专项训练… A.用不会爆炸的氦气代替氢气做成的飞艇更安全 B.飞艇的原理是充密度小于空气的气体，可以飘在空中 C.该飞艇悬浮在空中时装入的货物为435kg D.如果装入货物500kg,飞艇恰好匀速下降，阻力大小不变要它匀速上升需要扔掉65kg的 货物 【答案】D 【解析】A.氦气的化学性质很不活泼，利用氦气代替氢气填充飞艇，是为了更加安全，故 A正确；B.飞艇内充入气体的密度一定比空气密度小，体积相等时，重力小于浮力，故B正确；C.飞 艇在空气中所受浮力：F浮=p空气gV排=1.29kg/m3×1500m3×10N/kg=19350少因为在空中悬浮， 所以F浮=G飞艇+G货所以G货=F浮-G飞艇=19350N-1500kg×10N/kg=4350N。G=mg可知， G货4350N m = g=10N7kg=435kg故C正确；D.G衡=m货g=500kg×10N/kg=50005飞艇的重力： G=mg=1500kg×10N/kg=15000N,匀速竖直下降时，所受阻力向上，整体处于平衡状态， 故G+5000N=F浮+Fm,Fm=15000N+5000N-19350N=650N,匀速竖直上升时，所 受阻力向下，整体处于平衡状态，故F浮=G+F阻，G=F浮-F=19350N-650N=18700N, 扔掉物体的重力：G扔=G+5000N-G'=15000N+5000N-18700N=1300N,扔掉物体的 G扬1300N 质量：m为=g°=10N7kg=130kg。故D错误。 例4（双选）关于潜艇，下列分析合理的是()。 A.潜艇是通过人工的方法排水、吸水，来改变潜艇自身所受的重力 B.当水舱充水后，潜水艇重等于同体积的水重时，它可以漂浮在水面 C.当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇下潜 D.实际航行时，上浮和下潜过程中潜艇总要开动推进器加快速度 【答案】AD 【解析】在水中，潜水艇受到水的浮力和重力的作用，因为F浮=p水V排g,潜水艇的体 积不变，排开水的体积不变，潜水艇受到水的浮力不变；把压缩空气压入潜水艇的压力舱，将 海水排出，潜水艇自重G减小，当F浮>G时，潜水艇上浮；打开压力舱的阀门，让海水进入 压力舱内，潜水艇自重G增大，当F浮<G时，潜水艇下沉；当F浮=G时，潜水艇悬浮，可 以停留在任何深度；由此可见，潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自重来实现的；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速度。故A、D正确。 16 。浮力 知识点3浮力的求解方法总结 1.称重法：把物体挂在弹簧测力计上，记下弹簧测力计的示数为G,再把物体浸入液体中， 记下弹簧测力计的示数F,则F浮=G-F。 2.原理法：利用阿基米德原理，F浮=G排=m排g=P液gV排，普遍适用于计算任何形状物体受 到的浮力。 3.平衡法：物体漂浮或悬浮时，物体处于平衡状态：F浮=G。 4.成因法：浸在液体（或气体）中的物体受到向上、向下的压力差即为浮力F浮=F下-F上。 解读：（1)计算浮力时，可以依据物体所处状态和题目已知条件选择适当的方法来计算； (2)将阿基米德原理与物体漂浮、悬浮条件结合在一起来计算浮力大小；(3)漂浮、 悬浮的物体F浮=G排=G物，m排=m物o 5.漂浮问题“五规律”： （1)物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力。 （2)同一物体漂浮在不同液体里，所受浮力相同。 (3)同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小。 （4)漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分 之几。 (5)将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。 例1竹筏漂流是许多地区的旅游项目之一。现有一竹筏，质量为64kg,体积为0.8m3。（g =10N/kg,水的密度p=1.0×10kg/m)求： (1)竹筏的重力； (2)不载人时，竹筏漂浮在水中时受到的浮力； (3)为安全起见，竹筏最多能有一半体积浸入水中，若每名乘客的重力均为500N,求该 竹筏最多能载的人数。 【答案】(1)竹筏的重力为640N（2)不载人时，竹筏漂浮在水面受到的浮力为640N (3)该竹筏最多能载6人 【解析】（1)竹筏的重力：G#=m件g=64kg×10N/kg=640N;（2)竹筏漂浮受到 的浮力等于重力：F浮=G#=640N;(3)竹筏一半的体积浸入水中时，排开水的体积：V排=05V总= 0.5×0.8m=0.4m,此时竹筏受到的浮力：F浮'=p*gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.4m3= 4×10N,竹筏仍然漂浮，则人的总重力G总=F浮'-G#=4×10N-640N=3360N;所以， G意=3360N=6,72人，所以最多为6人。 该竹筏最多能载的人数：n人=℃人=500N 17少 物理专项训练 例2为解决人口膨胀、全球变暖等问题，设计师提出建立海上漂浮城市的设想，如图所示“百 合镇”就是其中著名的设计，这座城市能自给自足，大部分物质都可以循环使用并采用清 洁能源。 (1)假设“百合镇”的底面积为5×10°m2,浸入海水中的体积为2×10'm3,则“百合镇 受到的浮力是多少？其底部受到的压强为多大？（p海水=1.03×10kgm,g=10Ng） (2)随着入住人数的增加，“百合镇”受到浮力会变大还是变小？为什么？ 【答案】（1)“百合镇”受到的浮力为2.06×101N;其底部受到的压强为412Pa。 (2)随着入住人数的增加，“百合镇”自重增大，因为“百合镇”漂浮，F浮=G,所以“百 合镇”受到的浮力变大。 【解析】(1)“百合镇”受到的浮力：F浮=p海*V排g=1.03×103kg/m3×2×10m3×10 N/kg=2.06×101N;由于“百合镇”处于漂浮状态，则F向下=0N,根据浮力产生的原因可知： PA=F=206×10N:则底*交到的压经P-”号-20N-42P图：（2)随 S 5×108m2 着入住人数的增加，“百合镇”自重增大，因为“百合镇”漂浮，F浮=G,所以“百合镇” 受到的浮力变大。 例3把体积为1dm3的铁球挂在弹簧测力计下，若将铁球浸没在水中，则弹簧测力计的读 数是铁球在空气中测量的。(g=10NWkg)求： (1)铁球所受到的浮力； (2)铁球受到的重力。 【答案】（1)铁球受到的浮力为10N(2)铁球受到的重力为50N 【解析】(1)因为铁球是浸没在水中，所以V排=V蟓=1dm3=1×103m,所以铁球受 到的浮力：F浮=G排=p水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×103m=10N;(2)由题知， 4 弹簧测力计的示数是在空气中称重的。设铁球受到的重力为G,则弹簧测力计的示数F=亏C, 41 因为F浮=G-F示=G-5G=5G,所以铁球受到的重力：G=5F浮=5×10N=50N。 418