物体的沉浮讲义

水的浮力(二)——物体浮沉条件

[科学探究]

一、实验

将装有不同质量的沙的乒乓球放入水中，观察现象，可以观察到 三只球在水中所处状态(深度)不同 。

二、物体浮沉条件

1.设想一物体浸没于液体中，如图1—25所示，对浸没在液体中的物体进行受力分析可能出现三种不同情况

:

(1)当F浮>G时，根据力和运动的关系，可知物体将 上浮 ，当部分体积露出液面时，排开体积减小，受到浮力减小，最后F浮＝G，物体处于 漂浮 状态。

(2)当F浮＝G时，由于物体受平衡力作用，物体处于 悬浮 状态，此时物体可以停留在液体内部任一位置。

(3)当F浮

2.对于实心物体来说，当物体全部浸没在液体内部时，有V排＝V物，由于F浮＝ρ液gV排，G物=ρ物gV物。则:

(1)ρ液>ρ物时，上浮，最后漂浮；

(2)ρ液＝ρ物时，悬浮；

(3)ρ液

3.物体的浮沉是一个非常常见的现象，生活中有大量事件都可以用物体浮沉的条件作出合理的解释。

4.物体漂浮在液面上的条件:F浮＝G物，V排ρ物，V排

[典型例题解析]

333[例1] 有一体积是2分米、密度是0.6×10千克／米的木块，用绳子将它拴在水池底部

的钩子上，如图1—26所示。如果绳子断了，木块就上浮到水面。问:

(1)木块在上浮过程(未露出水面)中，受到浮力的大小是否会发生变化?

(2)木块漂浮在水面时露出液面的体积多大

?

[例2] 现有甲、乙两种实心物体，已知ρ甲＝1.2×10千克／米，ρ乙＝0.8×10千克／

333

米，ρ水＝1.0×10千克／米。

(1)当取相同质量的甲、乙两种固体，投入到水中，甲和乙两物体所受浮力之比F甲:F乙是多少?

(2)当取相同体积的甲、乙两种固体，投入到水中，则甲和乙两物体所受浮力之比F＇甲:F＇乙是多少?

知识点一 物体的浮沉条件

1．浸在液体中的物体，其浮沉取决于它所受到的_______力和_______力的大小．

2．鸡蛋放在清水中会下沉，是因为鸡蛋受到的浮力_______(选填“大于”、“小于”或“等于”，下同)它的重力；在清水中倒人适量的浓盐水，鸡蛋就会上浮，这是因为鸡蛋受到的浮力_______它的重力；当鸡蛋受到的浮力等于它的重力时，鸡蛋就会处于_______状态或_______状态．

3．一艘远洋轮船装上货物后，发现船身下沉了一些，则它受到的浮力_______(选填“变大”、“变小”或“不变”)，当船由内河驶入大海后，船受到的浮力_______(选填“变大”、“变小”或“不变”)，船身相对于水面将_______(选填“上浮”、“下沉”或“不变”)．

4．一小球所受的重力为5N，体积为5×10-4m3，将它浸没在水中，所受的浮力大小为_______N(取g为10N/kg)，浮力的方向是_______．放开手后，小球将_______(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)．

5．浸没在液体中的物体，如果物体的密度_______液体的密度，物体上浮至漂浮；如果物体的密度液体的密度，物体下沉到容器底；如果物体的密度_______液体的密度，物体悬浮．(填“大于”、“小于”或“等于”)

6．一块蜡放在水中能够漂浮在水面上，那么，在下列提供的液体中，放人_______中悬浮；放人_______中下沉；放人_______中也是漂浮．(参考数据，ρ蜡＝0.9×103kg/m3，ρ植物油＝0.9 ×103kg/m3，ρ海水＝1.03×103kg/m3，ρ酒精＝0.8×103kg/m3)

7．如图7.5-1所示，将一只玩具青蛙放入水中，它能漂浮在水面；把它放入另一种液体中，它却沉人底部，则在这两种情况下这只玩具青蛙受到的浮力大小相比较(

) 333

A．在水中受到的浮力较大 B．在另一种液体中受到的浮力较大

C．受到的浮力一样大 D．无法比较浮力大小

8．(易错题)某农户生绿豆芽时，将绿豆倒人盛水的容器中，发现成熟饱满的绿豆沉入水底，干瘪、虫蛀的绿豆漂浮在水面上，产生这二现象的原因是( )

A．沉底的绿豆受到的浮力小于重力，漂浮在液面的绿豆受到的浮力大于重力

B．沉底的绿豆受到的浮力小于重力，漂浮在液面的绿豆受到的浮力等于重力

C．沉底的绿豆受到的浮力大于重力，漂浮在液面的绿豆受到的浮力等于重力：

D．沉底的绿豆受到的浮力等于重力，漂浮在液面的绿豆受到的浮力小于重力

9．小梅帮妈妈做饭时，把一个质量为100g的土豆放进盛满水的盆里，有90mL水溢出，则此土豆在水中静止后处于什么状态?

10．体积为50cm3、质量为48g的生橡胶块放人足够深的水中静止后，水对它的浮力是多少N?(g取10N/kg)

知识点二 浮沉条件的应用

11．密度计是根据物体浮在液面的条件工作的，将同一密度计放人不同的液体中，它受到的浮力是的，密度计浸入液体的体积越大，那么这种液体的密度_______．

12．测定人体血液密度的方法是：在几支试管内分别装入密度不同的硫酸铜溶液，再向每支试管内滴人血液，若血液在某一支试管内悬浮，那么血液的密度就_______(填“大于”、“小于”或“等于”) 该试管内硫酸铜溶液的密度．

13，潜水艇的上浮、下沉、悬浮是靠改变________来实现的．它在加速下潜的过程中，艇重________(填“大于”、“小于”或“等于”)潜水艇的排水量．

14．三国时代，诸葛亮曾放出一种“会飞”的灯笼，后人称其为“孔明灯”，如图7.5-2所示．它上升的主要原因’是：灯笼内的热空气密度________空气密度，导致灯笼受到的浮力________灯笼的重力，所以灯笼才上升．

15．把一个自制的密度计分别放入两种不同的液体中，情况如图7.5-3中甲、乙所示，由此得出的下列判断中正确的是(

)

A．这个密度计在甲液体中受的浮力较大 B．这个密度计在乙液体中受的浮力较大

C．甲种液体的密度较大 D．密度计在月处的刻度值应大于在A处的刻度值

16．漂浮和悬浮是物体在液体中时所能处的两种状态，它们的相同点是________；而从V排

和V物的关系上来区别，物体漂浮时V排________V物，而物体悬浮时V排______V物；从物体密度和液体密度的关系上来区别，能漂浮的物体，ρ物________ρ液，而悬浮的物体，ρ物________ρ液．(填“>”、“

17．元宵节是中国的传统节日，这一天全家欢聚，常常煮汤圆以示庆贺，园园在帮姥姥煮汤圆时发现，生汤圆放入锅中由于浮力________重力，下沉，煮熟的汤圆因其内部气体受热膨胀，使浮力________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，致使浮力大于重力，汤圆________．

18.用手将一重为6N的物体全部压入水中，物体排开的水重为10N；则此时物体受到的浮力为________N；放手后物体将________(填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)，待物体静止时所受的浮力为________N。

19．一艘船的质量为5×105t，最大载重量是1.3×106t，则它满载时的排水量为________t，受到的浮力是________N，如果卸下2×105t的货物，它受到的浮力为________N。(g取10N/kg)

20．质量相等的木球和铁球，放在水中，木球漂浮于水面，铁球沉入水底，则它们受到的浮力关系方( )

A．F浮木＝F浮铁 B．F浮木>F浮铁 C．F浮木

21．将一铁块依次放在足够深的水中、酒精中和水银中，试比较它们受到的浮力的大小，关系( )

A．水中时浮力最大 B．酒精中时浮力最大 C．水银中时浮力最大 D．一样大

22．将同一物体分别放人密度为a和b的两种液体中，物体在a液体中受的浮力为Fa，在b液体中受的浮力为Fb，物体的沉浮情况如图7.5-4所示，则(

)

A．ρa>ρb，Fa

23．(经典题)一木块漂浮在水面上静止时，有2/5的体积露在水面外，求木块的密度．

24．某兴趣小组在专业潜水员的指导下，到某水库调查水下植物的种类、数量及分布情况．潜水所用氧气瓶的体积为7.5×l0-3m3，空瓶质量为6kg，内充有3kg的氧气，如图7.5-5所示． 在潜水过程中，开始阶段氧气瓶是有助于潜水员下沉的，请你计算，至少用去多少千克氧气后，氧气瓶才有助于潜水员上浮?，(g取

10N/kg)

拓展

25．某同学学习了浮力的有关知识后，制作了一台浮力秤，可方便地称量物体的质量，其构造如图7.5-6甲所示．

已知小筒底面积为0.001m，小筒和秤盘总、重为0.6N．

(1)如图7.5-6甲，当秤盘上不放物体时，小筒受到的浮力是________N；

(2)如图7.5-6甲，当秤盘上不放物体时,应在小筒A处标出该浮力秤的刻度；

(3)如图7.5-6乙，在秤盘上放一物体后，小筒浸入水中的深度h为0.1m，则该物体的质量为多少?(g=10N/kg)

练习2 浮力的应用

1．轮船的大小通常用_________来表示．排水量就是轮船按设计的要求装满货物——满—载时排开的水的_________。

2．轮船进港卸下货物后，吃水深度减少了0.4m，如果轮船在水平方向上的平均横截面积约为5000m2，那么该轮船卸下货物的质量大约是_________kg．

3．一个薄膜塑料袋盛满水，扎紧袋口挂在弹簧测力计下称得重力为9.8N，把它全都浸入水中时，弹簧测力计的示数为_________N．则塑料袋受到的浮力为_________N。(袋自重不计)

4．将同一实心铁球分别投入水、煤油和水银中，静止_________后铁球位置如图7.5-7所示．因ρ煤油

2

5．浸没于水中的乒乓球露出水面之前，受到的浮力( )

A．不变 B．变小 C．变大 D．先变小后-变大

6．一个物体恰好悬浮在水中，若将其分成大小不等的两块(质量分布均匀)，则 ( )

A．大块下沉，小块上浮 B．大块悬浮、小块漂浮

C．大块、小块都漂浮 D．大块、小块仍悬浮

7．在海滨浴场，水底布满石头，在海水中游泳趵人由深水走向浅水的过程中，以下体验和分析合理的是( )

A．脚越来越疼，因为水底对人的支持力越来越大 B．脚不疼，因为人越来越轻

C．脚越来越疼，因为人受的重力越来越大 D．脚不疼，因为水底对人的支持力越来越小

8．(原创题)如图7.5-8所示，将悬吊的实心金属球缓慢浸没于倾斜的盛满水的大烧杯中，沉到底部，则从大烧杯溢出流人小烧杯中的水和此金属球的关系是( )

A两者体积相等，小烧杯中水的质量等于金属球的质量

B．两者体积相等，小烧’杯中水的质量大于金属球的质量

C．金属球受到的浮力等于小烧杯中水的重力

D．金属球受到的浮力大于小烧杯中水的重力

9．图7.5-9展示了一个广为人知的历史故事——“曹冲称象”，曹冲运用了等效替代的方法，巧妙地测出了大象的体重．请你写出他运用的与浮力相关的知识。

(1)___________________________________________

(2)___________________________________________

11．(原创题)将一个实心小球先后放人盛有足量水和足量酒精的两个容器中，小球静止时受到的浮力分别是4.5N和4N，小球的密度比水的密度小，但比酒精的密度大，酒精的密度为0.8×103kg/m3．求小球的体积与质量．(g＝10N/kg)

12．(易错题)质量相等的木块和冰块(木块的密度为0.6×103kg/m3)投入水中静止时，

木块所受的浮力_________冰块所受的浮力，木块排开水的体积_________冰块排开水的体积．(填“大于”、“等于”或“小于”)

13．停在海里的小游艇总重2.06×104N，它受到的浮力大小为_________N；它排开海水的体积为_________m3(海水的密度为1.03×103kg/m3，取g＝10N/kg)．

14．甲、乙是两个体积相同而材料不同的实心球，它们静止在某种液体中的情况如图7.5-12所示，那么两球所受的浮力F甲_________F乙，两球的密度ρ甲________ρ乙(填“大于”、“小于”或“等于”)．

15．同一只鸡蛋先后放人甲、乙两杯不同浓度的盐水中，鸡蛋在甲杯处于悬浮状态，如图

7.5-13甲，在乙杯处于漂浮状态，如图7.5-13乙．可以肯定的是( )

A．甲杯盐水密度比乙杯盐水密度小 B．甲杯盐水密度比乙杯盐水密度大

C．甲图鸡蛋受到的浮力比乙图鸡蛋受到的浮力小

D．甲图鸡蛋受到的浮力比乙图鸡蛋受到的浮力大

16．三个外形相同的木球、铝球和铁球静止在水中，如图7.5-14所示，由此可以判定 ( )

A．木球一定是空心的 B．铝球一定是空心的 C．铁球一定是实心的D．木球一定是实心的

17．下列各种说法中，正确的是(多选题) ( )

A．盐水选种时利用了浮力 B．水下的潜水艇，下潜越深受到的浮力越大

C．气象探测气球里所充气体的密度小于空气密度

D．同一支密度计漂浮在不同液体中，受到的浮力大小不同

18．(经典题)一个小池塘中，停着一只载着石头的船，如果把船上的石头全部投人水中，水面的高度将( )

A上升 B．下降 C．不变 D．无法判断

19．为了测量某石块的密度，实验中学物理兴趣活动小组的同学利用一只小玻璃杯、一个量筒和适量的水做了如下实验：

(1)在量筒内倒入60cm3的水；

(2)将小玻璃杯开口向上漂浮在量筒内的水中，如图7.5-15所示，此时水面与84cm3刻线相平；

(3)将石块放入小玻璃杯中，让小玻璃杯漂浮在量筒内的水中，此时水面与100cm3刻线相平；

(4)取出小玻璃杯，将石块沉没在量筒内的水中，此时水面与64cm3刻线相平．根据以上数

据可知，小玻璃杯的质量为_________g；石块的质量为_________g；石块的体积是_________cm3；石块的密度是________kg/m3

20．如图7.5-16所示，装有少量细沙的长直平底玻璃管漂浮于水面．玻璃管的底面积为5.4×10-4m2，浸入水中的长度是0.1m，求：

(1)玻璃管和细沙总重多少?

(2)当向水中撒人一些食盐并搅拌均匀后，玻璃管向上浮起0.01m，此时食盐水的密度多大? (ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝

10N/kg)

拓展

21、为增加学生的国防知识，阳湖中学九(2)班同学到东海参观某型号潜水艇．潜水艇的艇壳是用高强度的特种钢板制造，最大下潜深度可达350m．潜水艇的总体积为1.5×103m3，艇内两侧有水舱，潜水艇截面如图7.5-18所示．通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的自重，从而使其下沉或上浮．(海水密度为1.03×103kg/m3，g取10N/kg)

(1)潜水艇未充海水时，潜水艇总重量为9.27×106N，此时，漂浮在海面的潜水艇排开海水的体积是多少?

(2)为使潜水艇完全潜入海水中，至少应向水舱充人海水的重量是多少

?