103物體的沉浮條件及應(yīng)用（講義）教師版

人教版八年級物理下冊第10章《浮力》第3節(jié)物體的沉浮條件及應(yīng)用講義（知識點總結(jié)+例題講解）序號知識點難易程度例題數(shù)變式題數(shù)合計一物體的沉浮條件★★★3316二判斷物體沉浮的方法★★11三物體浮沉條件的應(yīng)用★★44一、物體的沉浮條件：1.物體浸沒在液體中，且只受浮力和重力時，物體在液體中的浮與沉取決于浮力與重力的大小關(guān)系。2.浸沒在液體中的物體，受到豎直向下的重力和豎直向上的浮力；根據(jù)物體所受浮力和重力大小的不同，物體的浮沉存在三種情況：（1）當(dāng)F浮＞G時，合力豎直向上，物體在液體中向上運動，稱為上?。唬?）當(dāng)F?。紾時，合力為零，物體會停留在液面以下的任何位置，這種現(xiàn)象稱為懸??；（3）當(dāng)F?。糋時，合力方向豎直向下，物體在液體中向下運動，稱為下沉。3.密度與物體的沉浮：當(dāng)物體浸沒在液體中時，物體受到的浮力F浮=ρ液gV排，物體受到的重力G物=ρ物gV物，比較F浮與G物的大小可得:（1）當(dāng)ρ物＜ρ液，浸沒時，F(xiàn)?。綠物，物體上浮直到漂浮在液面上；（2）當(dāng)ρ物＝ρ液，浸沒時，F(xiàn)?。紾物，物體懸??；（3）當(dāng)ρ物＞ρ液，浸沒時，F(xiàn)?。糋物，物體下沉直到接觸容器底部。4.物體沉浮條件總結(jié)及示意圖：上浮下沉懸浮漂浮沉底F?。綠F?。糋F浮=GF浮=GF浮+FN=Gρ物＜ρ液ρ物＞ρ液ρ物＝ρ液ρ物＜ρ液ρ物＞ρ液處于動態(tài)(運動狀態(tài)不斷改變)，受非平衡力作用可以停留在液體的任何深度處是“上浮”過程的最終狀態(tài)是“下沉”過程的最終狀態(tài)處于靜態(tài)，受平衡力作用【例題1】甲、乙兩只完全相同的杯子里盛有水和鹽水。將一只雞蛋先后放入其中，當(dāng)雞蛋靜止時，兩杯中液面相平，雞蛋所處的位置如圖所示。甲、乙兩杯底部所受液體的壓強分別為p甲、p乙，雞蛋在甲、乙兩杯中受到的浮力分別為F甲、F乙，則（）A.p甲＞p乙，F(xiàn)甲＝F乙B.p甲＜p乙，F(xiàn)甲＝F乙C.p甲＞p乙，F(xiàn)甲＞F乙D.p甲＜p乙，F(xiàn)甲＜F乙【答案】B【解析】根據(jù)漂浮與懸浮的條件可判斷雞蛋在不同杯子中受到的浮力的大小；根據(jù)雞蛋的浮沉情況判斷出杯中鹽水密度的大小關(guān)系，再利用壓強公式p＝ρgh判斷壓強的大小。解：讀圖可知，雞蛋在甲杯中懸浮，在乙杯中漂浮，則浮沉條件可知，它們此時所受的浮力都等于自身的重力，即F甲＝F乙；雞蛋在甲杯中懸浮，在乙杯中漂浮，說明甲杯中水的密度小于乙杯中鹽水的密度，又因為兩杯中液面相平，由公式p＝ρgh可知，乙杯底部所受液體的壓強較大，即p甲＜p乙。故選：B?！咀兪骄毩?xí)1】形狀完全相同的甲、乙、丙燒杯中盛有質(zhì)量相等的不同液體水、酒精和鹽水（ρ鹽水＞ρ水＞ρ酒精），在液體中放入質(zhì)量相等的三個實心球A、B、C，三個燒杯中的液面剛好在同一水平面上（如圖所示）。下列判斷正確的是（）A.A球的密度最小B.C球的密度最大C.丙燒杯中的液體是水D.甲燒杯中的液體是酒精【答案】D【解析】由密度公式ρ=m解：AB.由題知，A、B、C三個實心球質(zhì)量相等，由圖可知：VA＜VB＜VC，根據(jù)ρ=mV可知：ρA＞ρB＞ρCD.由題知，鹽水、水、酒精的質(zhì)量相同，已知：ρ鹽水＞ρ水＞ρ酒精，根據(jù)ρ=mV可知：V鹽水＜V水＜V由圖可知：V甲＞V乙＞V丙，所以甲液體是酒精，乙液體是水，丙液體是鹽水。故C錯誤，D正確。故選：D?！纠}2】甲、乙兩個完全相同的燒杯，盛有同種液體，放在水平桌面上。如圖所示，將體積相同的A、B兩物體分別放入甲、乙燒杯中，當(dāng)物體靜止時液面剛好相平。則下列判斷正確的是（）A.A、B兩物體排開液體的質(zhì)量相等B.物體B的密度可能大于物體A的密度C.甲杯對桌面的壓強大于乙杯對桌面的壓強D.甲、乙兩杯中液體對燒杯底的壓力相等【答案】D【解析】（1）由題意和圖示可知，A、B的體積相同，A排開液體的體積大，且是同種液體，根據(jù)m排＝ρ液V排可知排開液體的質(zhì)量的關(guān)系；（2）兩個物體放入同種液體中，一個懸浮，另一個漂浮，由浮沉條件可知兩個物體的密度關(guān)系；（3）據(jù)液體內(nèi)部壓強的特點以及壓強公式p=F解：A.由題意和圖示可知，A、B的體積相同，A排開液體的體積大，且是同種液體，根據(jù)m排＝ρ液V排可知，A排開液體的質(zhì)量較大，故A錯誤；B.兩個物體分別放入同種液體中，B漂浮，即B的密度小于液體的密度；A懸浮，說明A的密度等于液體的密度，所以A的密度大于B的密度，故B錯誤；C.由于A懸浮，則A所受的浮力F排A＝GA＝GA排，即A的重力等于與浸入部分等體積液體的重力；B漂浮，則B所受的浮力F排B＝GB＝GB排，即B的重力等于與浸入部分等體積液體的重力；因為兩液面相平，且是同種液體，所以結(jié)合上面分析可知兩容器中液體與物體的總重力相同，即裝置的總重力相同，由p=FD.由于兩杯中液體的深度相同，液體的密度也相同，根據(jù)p＝ρgh可知，兩杯底所受液體壓強相同，由F＝pS得，甲、乙兩杯中液體對燒杯底的壓力相等，故D正確。故選：D?！咀兪骄毩?xí)2】如圖所示，三個相同的容器內(nèi)水面高度相同，甲容器內(nèi)有物塊沉底，乙容器內(nèi)有木塊漂浮在水面上，丙容器內(nèi)懸浮著一個小球，則下列說法正確的是（）A.三個容器對水平桌面的壓力相同B.甲杯中物體受到的浮力一定最小C.若向乙容器中緩慢加入鹽水，木塊下表面受到的液體壓力變大D.若向丙容器中緩慢加入酒精，小球受到的浮力減小【答案】D【解析】（1）物體受到的重力大于浮力時，物體會下沉；（2）浮力的大小與物體排開的液體的密度和排開的液體的體積的大小有關(guān)；（3）物體漂浮或懸浮，受到的浮力都等于物體重力，根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因判定壓力大小的變化；（4）當(dāng)物體的密度大于液體的密度時，物體下沉；當(dāng)物體的密度小于液體的密度時，物體上浮（漂?。划?dāng)物體的密度等于液體的密度時，物體處于懸浮狀態(tài)。解：A.由圖可知，甲中的物體是下沉的，這說明物體的重力要大于浮力，根據(jù)阿基米德原理可知，物體重力大于同體積的水的重力；乙、丙中物體漂浮或懸浮，浮力等于重力，即物體重力等于物體排開的水的重力；容器相同，水的深度相同，則甲裝置的總重力要大于乙、丙裝置的重力，故三個容器對水平桌面的壓力不相同，故A錯誤；B.浮力的大小與液體的密度和排開的液體的體積的大小有關(guān)，由于不知道物體排開液體體積的大小關(guān)系，無法判定受到的浮力的大小，故B錯誤；C.若向乙容器中緩慢加入鹽水，液體的密度變大，木塊仍然會漂浮，根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知，木塊上表面受到的水的壓力為0，則下表面受到的壓力等于浮力大小，浮力不變，壓力不變，故C錯誤；D.若向丙容器中緩慢加入酒精，液體的密度減小，排開的液體的體積不變，根據(jù)阿基米德原理可知，小球受到的浮力減小，故D正確。故選：D?！纠}3】用密度相同的鐵制成甲乙丙丁四個球放入水中，四個鐵球的體積都相等，它們在水中靜止時的狀態(tài)如圖所示，下列說法正確的是（）A.甲的質(zhì)量一定比乙的質(zhì)量小B.丙的浮力一定比丁的浮力大C.丁一定是實心D.若把甲放入煤油（煤油的密度比水?。┲幸欢〞鲁痢敬鸢浮緼【解析】（1）已知四個小球的體積相同，根據(jù)阿基米德原理并結(jié)合圖中排開液體的體積判斷四個小球所受的浮力關(guān)系；（2）當(dāng)浮力大于重力時物體上浮，當(dāng)浮力小于重力時物體下沉，當(dāng)浮力等于重力時，物體處于懸浮或漂浮狀態(tài)，結(jié)合浮力關(guān)系求出四個小球的重力關(guān)系，進(jìn)一步根據(jù)G＝mg得出質(zhì)量關(guān)系；（3）當(dāng)物體的密度大于液體的密度時物體會下沉，當(dāng)物體的密度小于液體的密度是物體上浮或懸浮，據(jù)此判斷四個小球的空心問題。解：（1）四個小球的體積相同，由圖可知，排開液體的體積：V甲＜V乙＝V丙＝V丁，由F?。溅阉甮V排可知，四個小球受到的浮力：F甲＜F乙＝F丙＝F丁，故B錯誤；（2）因為甲漂浮，乙、丙懸浮，丁沉底，所以根據(jù)物體的浮沉條件可知：F甲＝G甲、F乙＝G乙、F丙＝G丙、F?。糋??；結(jié)合（1）可知，所以G甲＜G乙＝G丙＜G丁，由G＝mg可知，m甲＜m乙＝m丙＜m丁，故A正確；（3）由圖可知，甲乙丙漂浮或懸浮，所以甲乙丙一定時空心的，丁沉底了，可能是空心的，也可能是實心的，故C錯誤；由圖知，甲漂浮在水面上，說明甲的密度小于水的密度，若把甲放入煤油（煤油的密度比水小），由于不知道甲與煤油密度的大小，不能確定甲在煤油中的狀態(tài)，故D錯誤。故選：A?！咀兪骄毩?xí)3】質(zhì)量相等，體積不等的甲、乙兩個實心正方體物塊在水中靜止時的情景如圖所示，下列說法正確的是（）A.甲受到的浮力小于乙受到的浮力B.甲的密度小于乙的密度C.甲的下表面受到水的壓力比乙的大D.甲的下表面受到水的壓力與乙的相等【答案】C【解析】（1）由題意可知甲、乙的質(zhì)量關(guān)系，根據(jù)G＝mg可得重力關(guān)系，根據(jù)物體浮沉條件得出受到的浮力關(guān)系；（2）ρ物＝ρ液時物體懸浮、ρ物＜ρ液時物體漂浮或上?。唬?）（4）根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因即可判斷壓力的大小關(guān)系。解：A.甲、乙兩實心正方體物塊分別懸浮、漂浮在水中，根據(jù)漂浮和懸浮條件可知：F浮甲＝G甲，F(xiàn)浮乙＝G乙，由于兩球質(zhì)量相等，重力相等，所以浮力相等，故A錯誤；B.由圖可知，甲物塊在水中懸浮，乙物塊在水中漂浮，由ρ物＝ρ液時物體懸浮、ρ物＜ρ液時物體漂浮或上浮可知，ρ甲＝ρ水＞ρ乙，故B錯誤；CD.根據(jù)F?。紽向上﹣F向下可知：F向上＝F浮+F向下，由于甲懸浮，乙漂浮，則F甲向下＞0，F(xiàn)乙向下＝0，所以，F(xiàn)甲向上＞F乙向上，故C正確，D錯誤；故選：C。二、判斷物體沉浮（狀態(tài)）有兩種方法：1.方法一：假設(shè)物體完全浸沒時，比較F浮與G的大小；2.方法二：比較ρ液與ρ物（勻質(zhì)實心物體或者平均密度）。3.說明：（1）密度均勻的物體懸?。ɑ蚱。┰谀骋后w中，若把物體切成大小不等的兩塊，則大塊、小塊都懸?。ɑ蚱。?；（2）一物體漂浮在密度為ρ的液體中，若露出體積為物體總體積的，則物體密度為：；（3）物體吊在測力計上，在空中讀數(shù)為重力G，浸在密度為ρ的液體中，示數(shù)為F，則物體密度為：?！纠}4】一個物體的體積是0.4dm3，完全浸沒在水中，它受到的浮力是多少？如果這個物體重6N，它在水中將是上浮、下沉還是懸??？【答案】（1）4N；（2）沉底?！窘馕觥考僭O(shè)物體完全浸沒于水中，則F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.4×103m3=4N<G，所以該物體沉底。【變式練習(xí)4】有一空心鋁球質(zhì)量是500g，體積為600cm3，當(dāng)把它放入足量水中靜止時，所受浮力是多大？如把它放入足量密度為0.8×103kg/m3的煤油中，靜止時受到的浮力又是多大？【答案】5N；4.8N。【解析】物體的密度（可以是平均密度）為。（1）因為ρ物＜ρ水，所以物體在水中漂浮，則F浮=G物=m物g=0.5kg×10N/kg=5N。（2）因為ρ物＜ρ煤油，所以物體在煤油中沉底，則F浮=ρ煤油gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×600×106m3=4.8N。三、物體浮沉條件的應(yīng)用：1.輪船：（1）工作原理：要使密度大于水的材料制成能夠漂浮在水面上的物體必須把它做成空心的，使它能夠排開更多的水。（2）排水量：輪船滿載時排開水的質(zhì)量。單位t，由排水量m可計算出：①排開液體的體積V排=m/ρ液；②排開液體的重力G排=mg；③輪船受到的浮力F浮=mg；④輪船和貨物共重G=mg。2.潛水艇：（1）工作原理：潛水艇的下潛和上浮是靠改變自身重力來實現(xiàn)的。3.氣球和飛艇：（1）工作原理：氣球是利用空氣的浮力升空的；（2）氣球里充的是密度小于空氣的氣體如：氫氣、氦氣或熱空氣；為了能定向航行而不隨風(fēng)飄蕩，人們把氣球發(fā)展成為飛艇。4.密度計：（同一物體在不同液體里漂浮，所受浮力相同）（1）原理：利用物體的漂浮條件來進(jìn)行工作；（2）構(gòu)造：下面的鋁粒能使密度計直立在液體中；（3）刻度：刻度線從上到下，對應(yīng)的液體密度越來越大?！纠}5】2019年12月17日，我國第一艘國產(chǎn)航母﹣﹣山東艦，在三亞某軍港交付海軍，加入現(xiàn)役。在一次訓(xùn)練過程中，一架艦載機降落在航母的甲板上，隨后又起飛離開。則下列說法正確的是（）A.漂浮在海面上的航母所受的浮力大于它所受的總重力B.當(dāng)艦載機降落在航母上時，航母將下沉一些，受到的浮力將變小C.當(dāng)艦載機靜止在航母上時，艦載機所受的重力與航母對艦載機的支持力是一對平衡力D.當(dāng)艦載機飛離航母時，航母底部受到海水的壓強變大【答案】C【解析】（1）（2）物體漂浮時，浮力等于重力；（3）二力平衡的條件：大小相等、方向相反、同一直線、同一物體；（4）液體的壓強與深度有關(guān)，據(jù)此判斷。解：A.漂浮在海面上的航母受到重力和浮力的作用，這兩個力是一對平衡力，大小相等，故A錯誤；B.當(dāng)艦載機降落在航母上時，航母的總重力變大，浮力變大，根據(jù)阿基米德原理可知，航母排開的液體的體積變大，航母將下沉一些，故B錯誤；C.當(dāng)艦載機靜止在航母上時，艦載機所受的重力與航母對艦載機的支持力符合二力平衡的四個條件，是一對平衡力，故C正確；D.艦載機飛離航母后，浮力減小，排開海水的體積減小，航母會上浮一些，其底部所處的深度減小，根據(jù)p＝ρgh知，航母受到海水的壓強減小，故D錯誤。故選：C?！咀兪骄毩?xí)5】輪船從黃浦江駛?cè)氪蠛?，以下說法正確的是（）A.輪船排開液體體積變大B.輪船所受液體浮力變大C.輪船排開液體體積不變D.輪船所受液體浮力不變【答案】D【解析】漂浮時浮力等于重力，根據(jù)浮力的計算公式F?。溅岩篻V排，根據(jù)密度的變化可判斷體積的變化。解：輪船在水中漂浮，浮力等于重力，輪船從黃浦江入海，重力不變，所以浮力不變，排開液體的重力不變，故B錯誤，D正確；輪船從黃浦江入海后，液體密度變大，根據(jù)浮力的計算公式F?。溅岩篻V排，可知排開的水的體積變小，故AC錯誤。故選：D?！纠}6】如圖所示，水面下有兩艘完全相同的潛艇，其中一艘正在上浮，另一艘正在下潛，以下判斷正確的是（）A.正在下潛的是甲艇B.沒露出水面前，上浮潛艇所受的浮力不斷增大C.正在下潛的潛艇，所受的浮力不斷減小D.兩艘潛艇所受的浮力相同【答案】D【解析】（1）潛水艇是通過改變自身重來實現(xiàn)上浮或下沉的，根據(jù)模型中水的多少判斷出潛水艇的運動情況；（2）上浮潛艇在沒露出水面前，排開水的體積不變，根據(jù)F?。溅阉甐排g分析浮力的變化；（3）正在下潛的潛艇，排開水的體積不變，根據(jù)F浮＝ρ水V排g分析浮力的變化；（4）根據(jù)F浮＝ρ水V排g分析兩種情況下浮力的關(guān)系。解：A.潛水艇是通過改變水艙中的水的重力來改變自身重力的，要使?jié)撍细?，?yīng)使?jié)撍艿母×Υ笥跐撍У闹亓?，所以水艙中水較少時潛水艇上浮，故甲圖為上浮時的情景，乙圖為下潛時的情景，故A錯誤；B.根據(jù)F?。溅岩篻V排知，在沒露出水面前，上浮潛艇排開水的體積不變，所受的浮力不變，故B錯誤；C.根據(jù)F?。溅岩篻V排知，正在下潛的潛艇，排開水的體積不變，所受的浮力不變，故C錯誤；D.根據(jù)阿基米德原理可知，潛水艇所受的浮力等于潛水艇排開水的重力，因甲、乙兩種情景潛水艇排開水的重力相等，故所受的浮力相等，故D正確。故選：D?！咀兪骄毩?xí)6】如圖所示，2020年11月10日8時12分，中國“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909米。關(guān)于“奮斗者”號，下列說法正確的是（）（多選）A．在下潛過程中，只受重力B．懸停時，不受重力C．懸停時，受平衡力作用D．在加速上升過程中，其運動狀態(tài)發(fā)生了改變【答案】CD【解析】（1）浸在液體中的物體受浮力的作用；（2）潛水器懸停時，受重力和浮力的作用，并且二力是一對平衡力；（3）當(dāng)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)時，其運動狀態(tài)不變。解：A.潛水器下潛時，受到豎直向下的重力和豎直向上的浮力，故A錯誤；BC.潛水器懸停時，受重力和浮力的作用，并且二力是一對平衡力，故B錯誤，C正確；D.當(dāng)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)時，其運動狀態(tài)不變，因此潛水器在加速上升過程中，其運動狀態(tài)發(fā)生了改變，故D正確。故選：CD?！纠}7】氫氣球、熱氣球能上浮到空中，是因為氫氣、熱空氣的比空氣的小，因而氣球受到的力大于力，因而能夠升空?！敬鸢浮棵芏龋桓×?；重力?！窘馕觥吭诳諝庵忻芏刃∮诳諝獾拿芏鹊臍怏w都會上浮，因為氫氣、熱空氣的密度小于空氣的密度，制成氣球后就會漂浮在空氣中，氣球所受浮力大于氣球自身的重力，氣球就會上升?！咀兪骄毩?xí)7】如圖所示，是一位先生巧用物理知識將帽子送給樓上女士的情景．此過程中（）A.氣球受的重力和帽子的壓力平衡B.人對繩的拉力和繩對人的拉力平衡C.帽子受到的重力和氣球?qū)λ闹С至ζ胶釪.氣球受到的浮力和帽子的重力平衡【答案】C【解析】A.氣球受的重力和帽子的壓力平衡，這兩個力方向相同，不是平衡力，不符合題意；B.人對繩的拉力和繩對人的拉力平衡，這兩個力作用在兩個物體上，是相互作用力，不是平衡力，不符合題意；C.帽子受到的重力和氣球?qū)λ闹С至ζ胶?，滿足平衡力的四個條件，是平衡力，符合題意；D.氣球受到的浮力和帽子的重力平衡，這兩個力作用在兩個物體上，不是平衡力，不符合題意；故選C?！纠}8】將一支密度計先后放入甲、乙兩容器中，如圖，兩容器中液體的密度分別是ρA、ρB，密度計受到液體的浮力是FA、FB，則密度和浮力的關(guān)系分別是（）A.ρA＜ρBFA＝FBB.ρA＜ρBFA＞FBC.ρA＞ρBFA＝FBD.ρA＝ρBFA＞FB【答案】C【解析】密度計放在A、B液體中都漂浮，受到的浮力都等于密度計受到的重力，得出了受到浮力的大小關(guān)系；