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center0第3講 :物體沉浮條件的判斷及應用構成物質的奧秘

第3講 :物體沉浮條件的判斷及應用構成物質的奧秘

學習目標
學習目標
1.理解物體的浮沉條件，掌握物體沉浮條件的判斷；
2.能應用浮沉條件解決簡單問題；
3.掌握輪船、潛艇、氣球、氣艇、密度計等應用原理。
17246605715模塊一：物體沉浮條件的判斷
模塊一：物體沉浮條件的判斷
知識講解
知識講解
知識檢測
知識檢測
1．物體的浮沉條件：浸沒在液體中的物體的浮沉取決于 和 的大小。(實心物體浸沒在液體中)
F浮F浮>G
F?。紾(V排液＝V物)
F浮＝G(V排液ρ液<ρ物
ρ液>ρ物
ρ液＝ρ物
ρ液>ρ物
下沉
注意：
①上浮和下沉都是不穩定狀態，是動態過程。上浮的物體最終會浮出液面，而處于漂浮狀態；下沉的物體最終會沉到容器底處于靜止狀態；
②漂浮和懸浮時，物體都是受到兩個力而處于平衡狀態，F?。?；
③沉到水底時： ＝G。
典型例題
典型例題
例1
例1
小關與同學們去游覽桂林兩江四湖，登上游船后，船會下沉一些，那么（　?。?
A．船的重力將減小
B．水對船的浮力將減小
C．水對船的浮力將增大
D．水對船的浮力將保持不變
例2
例2
如圖所示，將一個實心小球浸沒在水中由靜止釋放，則下列說法中正確的是（　　）
515683526670A．若小球上浮，則它的密度大于水的密度
B．若小球下沉，則它所受的浮力小于球的重力
C．若小球懸浮在水中，則它的密度小于水的密度
D．若小球漂浮在水面，則它受到的重力等于浮力
例3
例3
將重為4N，體積為6×10-4m3的物體投入一裝有適量水的溢水杯中，溢出水300g．若不計水的阻力，當物體靜止時，下列判斷正確的是（　?。?
A．物體上浮，F浮=6?N
B．物體懸浮，F浮=4?N
C．物體漂浮，F浮=4?N
D．物體沉在水底，F浮=3N
例4
例4
如圖，放在同一水平面上的甲、乙兩個相同容器內盛有不同液體，現將同一物塊分別放入兩個容器中，處于靜止時，兩容器中的液面恰好相平。下列說法正確的是（　　）
4808220-635A．甲容器中物塊排開液體的重力較小
B．乙容器中物塊受到液體的浮力較大
C．甲容器中液體的密度較小
D．乙容器底部受到液體的壓強較小
例5
例5
5156835260985如圖a、b、c三個實心小球，其中a與b質量相等，b與c體積相同；將三個小球放入水中靜止不動時，a球漂浮、b球懸浮、c球沉底。則下列判斷中正確的是（　　）
A．它們浸入水中的體積關系是：Va＜Vb=Vc
B．它們的重力關系是：Ga=Gb＞Gc
C．它們的密度關系是：ρa＜ρb＜ρc
D．它們所受的浮力關系是：Fa=Fb＞Fc
例6
例6
4212590454660例6. 如圖甲所示，燒杯里盛有6℃的水，小球在水中恰好懸浮。經研究發現，水的密度隨溫度的變化如圖乙所示?，F在燒杯四周放上大量的冰塊，在燒杯內水的溫度下降到0℃的過程中，假設小球的體積始終不變，關于小球的浮沉情況判斷正確的是（　?。?
A．先上浮然后下沉
B．浮力變小，一直下沉
C．先下沉然后上浮 D．浮力變大，一直上浮
例7
例7
4836795574040如圖所示，在兩個完全相同的容器中裝有甲、乙兩種不同的液體，將體積相等的實心小球A、B、C分別放入兩個容器中，放入小球后兩個容器中的液體深度相同，且A、C兩球排開液體體積相同，B球在甲液體中懸浮，在乙液體中下沉。則下列選項錯誤的是（　?。?
A．甲液體比乙液體對容器底的壓強大
B．三個小球中密度最小的是?C?球
C．如果把?A、C?兩球對調，A?球在乙液體中可能下沉
D．A、C?兩球所受的浮力相等
例8
例8
體積是100cm3，質量是90g的物體，將其緩緩放入裝滿水的燒杯中，物體靜止后，溢出水的質量是______g；將其緩緩放入裝滿酒精的燒杯中，溢出酒精的質量是______g．（ρ酒=0.8×103kg/m3）
例9
例9
有兩個完全相同的小物塊，將其中一塊輕輕放入盛滿水的大燒杯中，當A靜止后，有81g的水溢出，然后將另一塊輕輕放入盛滿酒精的大燒杯中，靜止后，有72g的酒精溢出，則物塊在水中靜止時受到的浮力為______N，物塊的密度是______g/cm3（酒精的密度是0.8×103kg/m3，g取10N/kg）
變式訓練
變式訓練
練1
練1
俗話說“瓜浮李沉”，意思是西瓜投入水中會漂浮，李子投入水中會下沉。對此現象，下列說法正確的是（　?。?
A．西瓜的密度比李子的密度大
B．西瓜漂浮時所受浮力大于重力
C．李子下沉過程中所受水的浮力變大
D．李子浸沒后，下沉過程所受浮力大小不變
練2
練2
4788535336550全球變暖已經日益威脅到生物的生存，如圖所示的是一對北極熊母子無助地坐在一塊不斷熔化縮小的浮冰上。若浮冰和北極熊始終處于漂浮狀態，則隨著浮冰的熔化（　　）
A．浮冰受到的浮力在增大
B．浮冰受到的浮力大小不變
C．浮冰浸在水中的體積在減小
D．北極熊受到的支持力在減小
練3
練3
把體積為 2dm3重12N的木塊放入水中，當它靜止時所處的狀態及受到的浮力大小分別是（　　）
A．漂浮，F?。?2N
B．漂浮，F浮=12N
C．沉底，F浮＜12N
D．沉底，F浮=12N
練4
練4
4384675377190如圖，甲、乙、丙三個實心小球分別在不同的液體中靜止，三個球的體積關系是V甲＞V乙=V丙，三種液體的密度關系是ρ1=ρ2＞ρ3．則三個球的受到的浮力大小關系為（　?。?
A．F甲=F乙＞F丙
B．F甲＞F乙＞F丙
C．F甲＞F乙=F丙
D．F甲=F乙=F丙
練5
練5
5128260398780如圖所示，將蘋果和梨子放入水中后，蘋果漂浮，梨子沉底。若蘋果的質量、體積及受到的浮力為m1、V1和F1，梨子的質量、體積及受到的浮力為m2、V2和F2，現有以下判斷，正確的是（　　）
（1）若m1＞m2，則F1一定小于F2
（2）若m1=m2，則F1一定大于F2
（3）若V1=V2，則F1一定小于F2
（4）若V1＞V2，則F1一定大于F2
A．（1）（3）
B．（1）（4）
C．（2）（3）
D．（2）（4）
練6
練6
5079365287020如圖所示，一鉛塊用細線掛在一個充氣的小氣球的下面，把它放入水中（未裝滿水）某處恰好處于靜止狀態，如果往杯子中緩慢注入一些水，則鉛塊及氣球（　?。?
A．向上運動
B．向下運動
C．仍能靜止
D．靜止、向上或向下運動都有可能
練7
練7
將一個邊長為4cm的正方體木塊輕輕放入盛滿水的溢水杯中，木塊漂浮在水中靜止時，從溢水杯中溢出水的體積為38.4cm3；若將此木塊改放入密度為0.8×103kg/m3的酒精中，待木塊靜止時，下列說法正確的是（　?。?
A．木塊露出酒精的體積為?16cm3
B．木塊的密度為?0.6?kg/m3
C．從溢水杯中溢出酒精的體積為?38.4cm3
D．木塊浸入水中的體積與浸入酒精中的體積之比為?5：4
練8
練8
一物塊輕輕放入盛滿水的大燒杯中，靜止后有76g水溢出；將其輕輕放入盛滿酒精的大燒杯中，靜止后有64g酒精溢出。已知水的密度是1.0×103kg/m3，酒精的密度是0.8×103kg/m3，則物塊的密度是______g/cm3。
練9
練9
一個黃色金屬的實心龍雕像懸掛在彈簧測力計上，在空氣中時，彈簧測力的示數為1.8N，當雕像完全浸沒在水中時，彈簧測力計的示數為1.6N。請回答：
（1）雕像完全浸沒在水中時受到的浮力。
（2）通過計算判斷，這個雕像是否純金制成的？（ρ金=19.3×103kg/m3，g=10N/kg）
176085518415模塊二：物體沉浮條件的應用
模塊二：物體沉浮條件的應用
知識講解
知識講解
知識檢測
知識檢測
1．物體浮沉條件的應用：
（1）航天員水下模擬訓練： 時，F?。紾；
（2）輪船：將鋼鐵做成空心，增大排開液體的體積，增大浮力使F?。紾；
①因為漂浮時，F浮＝G，所以同一艘輪船從海洋行駛到江河或從江河行駛到海洋，其受到的浮力 ；
②根據F浮＝ρ液gV排液，同一艘輪船從海洋行駛到江河，因為F浮不變，ρ液減小，所以 V排液 ，即船身稍下沉；
（3）潛水艇：它的上浮和下沉是通過對水艙的排水和充水而改變 來實現的；
（4）密度計：利用物體 條件工作的。因為F浮＝ρ液gV排液，液體密度不同， ；
（5）熱氣球和飛艇：采用充密度比空氣 的氣體（氫氣、氦氣、熱空氣）的辦法，使它受到的浮力大于重力而升空。
典型例題
典型例題
例1
例1
小紅同學在一支鉛筆的下端粘上一塊橡皮泥，將它分別置于甲、乙兩杯液體中觀察到靜止時的情形如圖所示，下列說法正確的是（　　）
4960620137160A．鉛筆在甲杯液體中受到的浮力較大
B．鉛筆在乙杯液體中受到的浮力較大
C．乙杯液體的密度較大
D．甲杯液體的密度較大
例2
例2
4906645583565如圖是我國第三代極地破冰船和科學考察船“雪龍”號.2014年3月，“雪龍”號在澳大利亞的珀斯港碼頭進行補救，共補給118噸油料、280噸淡水和十幾噸蔬菜，然后駛向南印度洋進行海上救援行動。下列說法錯誤的是（　　）
A．雪龍號在行駛過程中，由于不同海域海水密度不同，則所受浮力不同
B．雪龍號補給后，所受的浮力增大
C．雪龍號補給后，船底所受海水的壓力增大
D．雪龍號加速前進時，浮力等于重力
例3
例3
科學家們研究發現，同一物體越靠近赤道，所受的重力越??；越靠近地球兩極，所受的重力越大；不同海域海水溫度和鹽度的不同會使海水密度產生差異，如ρ青島＜ρ亞丁灣．一艘軍艦從我國青島港出發，前往位于赤道附近的亞丁灣執行護航任務，若軍艦總質量保持不變，根據上述信息，比較軍艦在青島和亞丁灣兩地海域所受浮力的大小及軍艦總質量。下列說法正確的是（　?。?
A．在亞丁灣所受浮力較大
B．在兩地所受浮力相等
C．到了亞丁灣軍艦會上浮一些
D．到了亞丁灣軍艦會下沉一些
例4
例4
4443730385445小明學習了浮力知識以后，對熱氣球運動產生了興趣，他在網上收集了許多關于熱氣球的知識及類似如圖所示的圖片。以下是他對熱氣球運動所做的猜想，其中正確的是（　?。?
A．通過調節火焰大小，改變熱氣球的體積來調節熱氣球飛行的高度，進而選擇需要的風向
B．通過改變人在吊籃中站立的位置，來改變熱氣球飛行的方向
C．通過調節火焰的大小，改變熱氣球內的空氣密度來調節熱氣球的飛行高度，進而選擇需要的風向
D．通過調節火焰噴射的方向，來改變熱氣球飛行的方向
例5
例5
5399405490220如圖所示，是小明同學制作的“浮沉子”。當用力擠壓礦泉水瓶子，可以看到礦泉水瓶內的小玻璃瓶下沉；松手，會看到小玻璃瓶又浮起來了。你可以隨心所欲地控制它的浮沉，而且隨著擠壓力度的變化，我們還能控制小玻璃懸浮在礦泉水瓶中的任一位置。關于“浮沉子”，下列說法正確的是（　　）
A．用力擠壓礦泉水瓶時，小玻璃內的氣體密度不變且下沉
B．潛水艇的原理與“浮沉子”的浮沉原理相同
C．“浮沉子”下沉時，小玻璃瓶內的氣體體積和下沉前相比變大了
D．“浮沉子”上浮時，它受到的浮力和重力是一對平衡力
例6
例6
4626610850265“蛟龍號”是我國首臺自主設計、自主集成研制、世界上下潛最深的作業型深海載人潛水器?！膀札執枴斌w積約為30米3，空載時質量約為22噸，最大荷載240千克。
（1）“蛟龍號”空載漂浮在水面時受到的浮力為多大？
（2）若“蛟龍號”某次滿載時下沉是采用注水方式實現的，則至少注入多少立方米的水？（海水密度取1.0×103千克/米3，g取10牛/千克）
變式訓練
變式訓練
練1
練1
關于浮沉條件的應用，下列說法中正確的是（　　）
A．潛水艇在水中上浮的過程中（未露出水面）受到的浮力變大
B．輪船從河水駛入海水中時受到的浮力大小不變
C．氣象探測氣球里所充氣體的密度大于空氣密度
D．乒乓球能漂浮在水面上是因為乒乓球受到的浮力大于重力
練2
練2
5567680320040如圖所示兩個密度計a與b．a密度計最上部刻線為1，而b密度計最下部刻線為1．若要測定酒精的密度，則應該使用密度計（　?。?
A．a
B．b
C．任意一個
D．都不好用
練3
練3
船在航行中為了停在某一處，常要進行拋錨，在拋錨時，要將錨從船上扔到水中，錨會逐漸沉入海底，在這個過程中，船身將（　　）
A．船身略上浮
B．船身略下沉
C．船身不上浮也不下沉
D．無法判斷
練4
練4
5419725317500例28. 物理小組制作的潛水艇模型如圖所示。通過膠管A從燒瓶中吸氣或向燒瓶中吹氣，就可使燒瓶下沉、上浮或懸浮。當燒瓶處于如圖所示的懸浮狀態時，若從A管吸氣，燒瓶將會（　　）
A．上浮，它受到的浮力增大
B．上浮，它受到的浮力不變
C．下沉，它受到的浮力減小
D．下沉，它受到的浮力不變
練5
練5
508571513335小柯在一根一端密封的空心玻璃管下端繞上一段細鐵絲，制成一支自制密度計，用它來測量液體密度，測量過程中杯內液體總量沒有變化。當密度計在杯中漂浮時，液面高度在A處（如圖甲）。此時，密度計受到的浮力______重力（選填“＜”、“=”或“＞”）。使用中，小柯發現細鐵絲很容易滑落，于是他改變這段細鐵絲的形狀，并把鐵絲置于玻璃管內，再次測量同一杯液體密度（如圖乙），杯中液面將______（填“上升”、“下降”或“仍在A處”）。
練6
練6
4845685194310抹香鯨是世界上最大的齒鯨，它在所有鯨中潛水最深且最久，號稱“潛水冠軍”，如圖所示。一頭體長19米，體積24米3的成年抹香鯨可輕松潛至1000米深的海底。
（1）求潛至此深度時，抹香鯨所受到的浮力大小F浮。
（2）若抹香鯨繼續下潛至2000米深的海底，它受到的浮力會變化嗎？為什么？
（假設海水密度為1×103千克/米3，且不隨深度變化）

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