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第3節　物體的浮沉條件及應用(第1課時)
【知識重點】
1．學會通過受力分析，比較浮力和重力的大小，判斷物體的浮沉．
2．通過公式推導，得出比較物體和液體的密度判斷物體浮沉的方法．
【課程集訓】
★知識點 比較物體的重力和浮力，判斷物體的浮沉
討論1：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，如果這兩個力的大小不同，物體可能存在如下三種浮沉情況，你能畫出下圖中物體所處三種狀況下的受力示意圖嗎？請試一試．
　分析可得，物體的浮沉條件為：
(1)F浮>G物(選填“>”“<”或“＝”)時，物體上浮．
(2)F浮＝G物(選填“>”“<”或“＝”)時，物體受力平衡(選填“平衡”或“不平衡”)，懸浮在液體中．
(3)F浮”“<”或“＝”)時，物體下沉．
討論2：物體上浮、下沉，它的最終狀態是什么？
(1)物體上浮，最終會漂浮，靜止在水面上，此時物體受力平衡(選填“平衡”或“不平衡”)，即浮力等于(選填“大于”“小于”或“等于”)重力．與上浮時相比，物體排開水的體積減小，浮力減小，因此浮力與重力的關系發生了變化．
(2)物體下沉，最終會沉底，靜止在容器底部，此時物體受力平衡(選填“平衡”或“不平衡”)，即浮力＋支持力＝重力．與下沉時相比，物體排開水的體積不變，浮力不變.(后兩空選填“變大”“變小”或“不變”)
1.一個物體所受的重力為15 N，將其浸沒在水中時，它所排開的水所受的重力為25 N，此時它所受的浮力為25N，放開手后物體將上浮(選填“上浮”“下沉”或“懸浮”)，再次靜止時物體受到的浮力大小是15N.
2.一個蘋果的質量為160 g、體積為1.5×10－4 m3，用手將其浸沒在水中時，蘋果受到的浮力是1.5N，松手后蘋果將下沉(選填“上浮”“下沉”或“懸浮”)，再次靜止時蘋果受到的浮力大小是1.5N.(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
3.比較物體和液體的密度，判斷物體的浮沉
當物體浸沒在液體中時，V排＝V物，所以浮沉條件還可以這樣表示：
(1)F浮>G物　 　ρ液V排g>ρ物V物g　 　即ρ液>ρ物(選填“>”“<”或“＝”)時，物體上浮，最終漂浮．
(2)F浮＝G物　 　ρ液V排g＝ρ物V物g　 　即ρ液＝ρ物(選填“>”“<”或“＝”)時，物體懸浮．
(3)F浮”“<”或“＝”)時，物體下沉，最終沉底．
4.(科學思維)(2022 德陽改編)如圖所示，將同一個小球分別放入甲、乙、丙三種不同的液體中，靜止時小球在甲液體中漂浮、在乙液體中懸浮、在丙液體中下沉到底部．如果用ρ甲、ρ乙、ρ丙分別表示三種液體的密度，F甲、F乙、F丙分別表示小球在三種液體中受到的浮力，則關于三種液體密度大小的關系和小球所受浮力的關系說法正確的是(C)
A．ρ甲＞ρ乙＝ρ丙　　　　 B．F甲＞F乙＞F丙
C．ρ甲＞ρ乙＞ρ丙 D．F甲＜F乙＜F丙
5.將一個體積為80 cm3的物塊輕輕放入盛滿水的大燒杯中，靜止后有76 g水溢出，則此物塊在水中的狀態是漂浮(選填“漂浮”“懸浮”或“沉底”)，且此物塊的密度為0.95×103kg/m3；若將其輕輕放入盛滿酒精的大燒杯中，則此物塊在酒精中的狀態是沉底(選填“漂浮”“懸浮”或“沉底”)，靜止后會有64g酒精溢出．已知酒精的密度是0.8×103 kg/m3，水的密度是1.0×103 kg/m3.
★解題指引 可計算溢出水的體積，比較V排和V物，判斷出物塊在水中的狀態；利用漂浮找出物塊的質量，即可計算出物塊的密度；比較ρ物與ρ酒精，可知物塊在酒精中的浮沉狀態，然后求物塊受到的浮力，即得G排，便可求得m排.
　★歸納總結
物體的浮沉情況 上浮 漂浮 懸浮 下沉 沉底
圖示
受力情況 F浮＞G物 F浮＝G物 F浮＝G物 F浮＜G物 G物＝F浮＋F支
ρ液與ρ物的關系 ρ液＞ρ物 ρ液＞ρ物 ρ液＝ρ物 ρ液＜ρ物 ρ液＜ρ物
【提能訓練】
1．(物理學與日常生活)(2022 淄博期末)周末，小明幫媽媽洗菜時發現，放在盆中的茄子浮在水面，而西紅柿卻沉在水底，如圖所示．他對此現象作出的分析正確的是(B)
A．茄子受到的浮力大于它自身的重力
B．茄子受到的浮力等于它排開的水所受的重力
C．西紅柿受到的浮力大于它自身的重力
D．茄子的密度大于西紅柿的密度
2.兩個容器中分別盛有甲、乙兩種不同的液體，把體積相同的A、B兩個實心小球放入甲液體中，兩小球沉底，如圖甲所示；放入乙液體中，兩小球靜止時的情況如圖乙所示，兩容器中液面剛好相平，則下列說法正確的是(D)
A．小球A的質量大于小球B的質量
B．甲液體的密度大于乙液體的密度
C．小球A在甲液體中受到的浮力大于在乙液體中受到的浮力
D．甲液體對容器底的壓強小于乙液體對容器底的壓強
3．將體積相同的銅、鐵、鋁、木四個小球放入水中靜止后如圖所示，其中鋁球對容器底部有壓力．已知這幾種物質的密度關系是ρ銅＞ρ鐵＞ρ鋁＞ρ水＞ρ木，請完成下列判斷．
(1)銅、鐵兩球一定是空心的；
(2)四個小球所受浮力的關系是F鐵＝F鋁＞F木＞F銅．(均選填“>”“<”或“＝”)
4．一個小球，其質量為5×10－2 kg、體積為6×10－5 m3，將它浸沒在水中，如圖所示．現將小球由靜止釋放，請你用兩種方法判斷它是上浮、下沉還是懸浮．(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
5．(科學思維)(2022 佛山禪城區期末)如圖所示，盛有水的圓柱形容器，側壁上固定了一塊水平擋板，擋板下方有一個體積為1×10－4 m3、重為0.6 N的小球．求：(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)小球浸沒在水中時受到的浮力；
(2)擋板對小球的壓力；
(3)撤去擋板后，小球最終露出液面的體積．

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