物体浮沉知识点及经典例题.doc

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。而物体的运动状态取决于受力情况,物体的浮沉就取决于所受的浮力与重力的关系。
当时,合力方向向上 上浮
当时,合力为零 悬浮
当时,合力方向向下 下沉
,由,,浸没时,所以当时,物体上浮;当时,,物体悬浮;当, 物体下沉。
、下沉是运动过程,在此过程中受非平衡力作用,下沉的最终状态是沉到液体底部;上浮的最终状态是浮出液面,最后漂浮在液面,漂浮和悬浮的共同特点都是浮力等于重力()。在平衡力作用下静止不动,不同点是排开液体的体积不同,漂浮时物体的体积大于排开液体的体积;悬浮时,物体的体积等于排开液体的体积。

浮沉状况
物理现象
运动状态
条件
物液密度关系
与的关系
浮
上浮
在液体中向上运动
向上运动
漂浮
浮在液面上
静止在液面上
悬
悬浮
停留在液体中任何深度的地方
静止在液体中
沉
下沉
在液体中向下运动
向下运动
沉底
停留在容器底部
静止在容器底部
1、为探究物体的浮沉和有关因素的关系,小刚将一个鲜鸡蛋先放入一个装有大半杯清水的玻璃杯中,鸡蛋沉入杯底,然后向杯中逐渐加盐,在此过程中,下列分析正确的是( )


解析:在向杯中加盐的过程中,杯中液体的密度不断变大,由浮力公式知,鸡蛋所受的浮力不断变大,当浮力大于重力时,鸡蛋就会慢慢上浮,由液体内部压强公式知,杯底所受的压强也会不断变大,鸡蛋所受的重力与液体的密度无关,故重力不变。
答案:D
知识点二 浮沉条件的应用

①轮船是采用“空心”法来增大体积从而增大浮力,使它浮于水面的,它们受到的浮力等于船的总重。
②轮船浮力的大小通常用排水量来表示,排水量是指轮船满载时排开的水的质量,根据漂浮条件知,排水量=船自身的质量+满载时货物的质量。

潜水艇是靠改变自身的重力来实验浮沉的,潜水艇为了实现升降,必须使浮力大小不等于重力,潜水艇在水下时,由于艇壳不能任意改变,因此浮力是不变的,要想控制上浮、下沉就只有改变自重,潜水艇两侧都有水舱,与高压气舱相连,高压气体能将水从水舱内排出,减小潜水艇重力,当其小于浮力时潜水艇就上浮;当浮力大小等于重力,潜水艇可在水中任一位置保持静止,即悬浮;关闭高压气舱使进水口打开,在水压作用下水舱进水,自重增大到大于浮力时,潜水艇开始下沉。

气球和飞艇是漂浮在空中的,内部所充气体的密度必须小于空气的密度,一般充有氢气或氦气,充气时体积增大,浮力增大,当浮力增大到大于其重力时,气球和飞艇就上升;反之,排出一部分氢气或氦气时,气球和飞艇就下降,因此它们是通过改变体积来实现上升和下降的。
热气球是通过加热的方式使气球内气体热膨胀,从而减小气体的密度,因此热气球只要停止加热,气球体积就会缩小,浮力减小,降回地面。

密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的,用密度计测量液体的密度时,它受到的浮力总等于它的重力,由于密度计制作好后它的重力就确定了,所以它在不同液体中漂浮时所受到的浮力都相同,根据可知:待测液体的密度越大,则越小,密度计浸入液体中的体积越小,露出部分的体积就越大;反之待测液体密度越小,则越大,密度计浸入液体中的体积越大,露出部分的体积就越小,所以密度计上的刻度值是“上小下大”。
规律方法指导
:轮船的排水量,轮船满载时排开水的质量。
:

①物体的浮沉条件:
②物体漂浮特点:
:
①轮船的漂浮原理:利用浮沉条件,将钢铁做成空心的,增大浮力。
②潜水艇的浮沉原理:通过改变自重来实现上浮下沉。
③气球和飞艇的升空和落地原理靠改变自身体积,从而改变浮力来实现升空和落地。
经典例题透析
一、基础典例题
1、把重5N、体积为的物体投入水中。若不计水的阻力、当物体静止时,下列说法中正确的是


解析:
把物体投入水中,浸没时所受浮力为,物体的重力,,物体沉底,受到的浮力为4N。
答案:(D)
总结升华:比较物重和浮力大小,确定运动状态,关键是先假设。
举一反三
一只鸡蛋沉没在杯中水底,添加下列哪种物质并搅拌,能使鸡蛋浮起来( )

解析:物体浸没在水中,排开液体的体积不变,当向水中添加物质时,液体密度变化,加盐时液体密度变大,由知变大。当时,鸡蛋上浮。而加水、酒精、食用油都使液体密度变小,浮力变小,,不会浮起来。
答案:(A)
2、在远洋轮船的船舷上都漆着五条“吃水线”又称“载重线”,如图所示,其中标有W的是北大西洋载重线,标有S的是印度洋载重线。当船从北大西洋驶向印度洋时,轮船受到的浮力变化以及北大西洋与印度洋的海水密度
和的关系有( )


解析:轮船在北大西洋和印度洋中均漂浮在水面上,满足,轮船重力不变,从北大西洋驶向印度洋所受浮力相等。由图可知,北大西洋载重线W在印度洋载重S下方,即轮船在北大西洋中排开水的体积小于在印度洋中排开水的体积。由公式,,得。
答案:(C)
总结升华:解此题关键是从选项中知需要比较船在两种液体中浮力和密度大小。两种情况都漂浮,都等于船重,故浮力不变。根据知,大的小,,故。
举一反三
一艘5000t的货轮从我国东海驶入长江的南京港,该货轮受到的浮力________(选填“变大”“变小”或“不变”),货轮在水面以上的高度将___________。(选填“增加”“减小”或“不变)
解析:货轮在东海和长江都是漂浮的,它受到的浮力都等于货轮的重力,所以货轮受到浮力也不变,但由于,根据知,在长江中的较大,所以在水面以上的高度将减小。
答案:(不变,减小,)
3、如图所示为杭州西湖孤山草坪上的一只观光用的载人升空气球。(可看作球体,体积)球的半径为4m,球内充有氦气、气球能搭载物体的最大质量为125kg空气密度为,问:
①若该气球只搭载一个质量为55kg的人观光,则当气球搭载此人匀速升至高空时,需要多大的力才能将气球拉住?
②气球的球壳和所配重物的质量为多少千克?
解析:
①拉住气球的所用的力为:


②气球的体积为
气球所受的浮力为
气球内氦气的重力
球壳及所配重物的总质量
总结升华:解此题的关键是受力分析,受到向上的力是浮力,受到所有受下的力,平衡时都等于浮力。
举一反三
某人用一根绳子系住水中的一个物体,试图将这个物体打捞出水,若物体的密度为,体积为,g取10N/kg,
求:①要将物体提出水面,所用的绳子至少应能承受多大的拉力。
②在从水中向上提升物体的过程中,绳子承受的最小拉力是多大?
解析:
①将物体提出水面,所用的绳子承受的拉力T至少应等于物体的重力

②在从水中向上提升物体的过程中,物体受到三个力作用即重力G、拉力T和浮力F,
。
答案:①300N ②200N
二、综合型典例题
4、
①如图甲所示,一体积为的实心物体A悬挂在弹簧测力计下,,物体A的密度为___________(g取10N/kg),当把物体完全浸没在某种液体中时,(如图乙所示)物体在这种液体中受到的浮力是_________N。

②现有水银,水,酒精,把物体A(不改变形状)分别放入上述三种液体中(三种液体足够)A会在其中的________处于漂浮状态。
③右图是水、水银、酒精的质量——体积图像,其中_________是水银质量——体积图像。(选项“a”“b”“c”)
解析:
①A的密度,
。
②不改变A的形状时,它的密度也不会改变,而水银的密度比它大,其他液体密度都比它小,故只能在水银中处于漂浮状态。
③由公式知,图像中的a应为水银的质量—体积图像。
答案:① ②水银 ③
总结升华:这是“称重法”测浮力的典型例题,浮力等于物体的重力减去弹簧测力计的拉力。在分析图像时,根据可知体积相同时,有,质量大的密度也大,从而确定哪条是密度大的液体图像。
举一反三
一个空心球,空心部分体积为整个体积的一半,它漂浮在水面上,有一半体积露出水面,若将空心部分注满水,放入水中再静止时将(水足够深)( )

解析:当空心球漂浮在水面上时,,此时,故;当空心部分注满水时,球的重力等于空心球的重力和水的重力之和,,则注满水的总重力为,即此时球的密度与水的密度相同,所以球将悬浮在水中。
答案:(B)
5、某研究性学习小组的同学们将不同的实心物块浸没在液体中并松手后,发现有的物块上升至液面,有的物块下降至容器底部。为了研究实心物块的质量和体积对此现象的影响,他们分别用甲、乙两种不同的液体做实验。表一、表二为该小组同学记录的实验数据及观察到的实验现象。
表一:液体甲(,体积)
实验序号
物块
质量
体积
现象
1
A

30
上升至液面
2
B

42
上升至液面
3
C

27
上升至液面
4
D

12
下降至底部
5
E

34
下降至底部
表二:液体乙(,体积)
实验序号
物块
质量
体积
现象
6
A

30
上升至液面
7
B

42
上升至液面
8
C

27
下降至底部
9
D

12
下降至底部
10
E

34
下降至底部
小明同学分析比较实验序号1与4和3与5(或6与9和6与10)的数据及现象,得出结论:在液体中,物块的上升和下降跟它的体积无关,跟它的质量有关,且质量小的物块上升,质量大的物块下降。
小华同学分析比较实验序号1与4和2与4(或6与8和7与8)的数据及现象,得出结论:在液体中物体上升和下降跟它的质量无关,跟它的体积有关,且体积大的物块上升,体积小的物块下降。
请判断:
①小明的结论是________的,小华的结论是________的(填“正确”或“错误”)
②请进一点综合分析表一,表二中的数据及现象并归纳得出结论。
当________时,液体中的物块就上升;
当________时,液体中的物块就下降。
解析:
①比较2与4(或7与9)的数据及现象,物块D的质量小于物块B的质量,但物块D在两种液体中都下降,而物块B在两种液体中都上升,故小明的结论是错误的。比较1与5(或6与10)的数据及现象,物块E的体积大于物块A的体积,但物块A在两种液体中都上升,而物块E在两种液体中都下降,故小华的结论是错误的。
②由表一的数据计算可知,物块A、B、C的质量与体积的比值小于甲液体质量与体积的比值,物块A、B、C在甲液体中上升:物块D、E的质量与体积的比值大于甲液体质量与体积的比值,物块D、E在甲液体中下降。同理由表二也得出此结论。

答案:
①错误 错误
②物块的质量与体积的比值小于液体的质量与体积的比值;物块的质量与体积的比值大于液体的质量与体积的比值。
总结升华:此题主要从表中获得信息,需要计算比较,概括总结出规律。注意:一般规律不能当作普遍规律。
举一反三
某同学通过实验研究物体受力情况与运动状态之间的关系。他设法测得密闭小瓶浸没在水中时所受浮力为1N,然后装入适量的细沙,将总重为1N的小瓶浸没在水中后放手,其运动状态如图(a)所示。接着他两次调整瓶内细沙的质量,重复上述实验,分别如图(b)和(c)所示。请根据实验现象及相关条件,归纳得出初步结论。
①由图(a)可知:_______________________________,
②由(b)、(c)可知:_____________________________。

解析:a.,受平衡力 静止 悬浮
b., 向上运动 上浮
c. 向下运动 下沉
答案:①当浮力等于物重时,物体悬浮。
②当浮力大于物重时,物体上浮。
成果测评
基础达标
一、填空题
,这一天小华全家团聚,煮汤圆以示庆祝,小华在帮妈妈煮汤圆时发现,生汤圆放入锅中由于浮力___________重力而下沉,在煮的过程中,汤圆受热膨胀,浮力_________(选填“增大”、“减小”或“不变”),致使浮力_______重力而上浮。
,要靠身上背的氧气瓶给自己供氧,开始时他感到氧气瓶“拉着”他下沉,过一段时间后感到氧气瓶“托着”他上浮,开始时氧气瓶能“拉着”潜水员下沉的原因是________。
,将其固定在桌面上,如图所示,如果用玻璃烧杯将两只蜡烛罩住,发现较长的那支蜡烛先熄灭,这是燃烧产生的高温二氧化碳气体的密度比空气密度_______,(选填“大”或“小”)二氧化碳气体 。(选填“上升”或“下降”)的缘故。
,则此物体的密度为________。
,盛热水的茶杯中有一片茶叶,茶叶上附有两个球形气泡,此时它恰好处于悬浮状态,茶叶与两气泡的总体积为,则这片茶叶的重力为________N。若在茶杯上盖紧盖子,会发现这片茶叶将________(填“上浮”“下沉”或“悬浮”)(g取10N/kg)
二、选择题
,把一个质量为100g的土豆放进盛满水的盆里,有90g的水溢出,则( )


,是高空中的一只热气球,以下有关它的说法正确的是( )
,必须继续给热气球中的空气加热
,只需把热气球上的物体抛掉一部分
,假如有一物体从热球上掉下来,热气球将立即上升
,假如有物体从热气球上掉下,热气球将先下降后上升
,在水面下不断下潜的过程中受到的浮力和压强的变化情况是( )


基础达标答案与解析
1.
答案:小于 增大 大于
解析:汤圆下沉说明浮力小于重力,汤圆受热膨胀体积变大,排开液体的体积变大,浮力变大,当浮力大于重力时上浮。
2.
答案:氧气瓶受到的重力大于受到水的浮力
解析:开始时氧气瓶受到的重力大于受到水的浮力,氧气瓶在水中下沉,随着氧气的逐渐使用减小,氧气瓶的重力减小,当重力小于浮力时,氧气瓶托着潜水员上浮。
3.
答案:小,上升
解析:蜡烛燃烧产生的高温的二氧化碳气体密度小于空气密度上浮,而空气下沉,使上端缺氧,长蜡烛先熄灭。
4.
答案:
解析:物体漂浮在水面上,

即

5.
答案:;下沉
解析:茶叶悬浮于水中,则:
。
在茶杯上盖紧盖子,杯内水面上方气压增大,茶叶上的气泡体积减小,所受浮力减小,小于重力而下沉。
6.
答案:B
解析:根据阿基米德原理知,
而,
,故下沉。
7.
答案:D
解析:热气球的升降靠改变气球内气体的多少来完成升降,充气时气球上升,放气气球下降。热气球匀速下降,假如有一物体从热气球上掉下,热气球由于惯性先向下运动,由于浮力大于重力,速度减小至零然后上升。
8.
答案:C
解析:下潜过程中,排开水的体积不变,受到的浮力不变,随着深度增加受到水的压强增大。