1、物体的浮与沉飞艇为什么能在空中自由地上升、下降？潜水艇为什么能时而在海面上航行，时而潜入海水中呢？智 能 提 要问：怎样正确理解物体的浮沉条件？答 (1)物体的浮沉取决于它受到的重力和浮力的大小.(2)当 F 浮 G 物 上浮； 当 F 浮 G 物 下沉； 当 F 浮 G 物 悬浮或漂浮(3)比较实心物体的密度与液体密度的大小，也可以判断物体的浮沉.当 物 液 上浮； 当 物 液 下沉； 当 物 液 悬浮(4)应用: 潜水艇、飞艇、气球等是物体浮沉条件的实际应用.（5）物体的漂浮条件 物体漂浮在液面的条件: 漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体受到的重力 即 F 浮 G 物 ； 应用: 轮船.
2、 其中轮船的排水量指轮船满载时排开水的质量.问：悬浮和漂浮有什么异同？答：(1)相同之处: 物体受到的浮力都等于物体受到的重力. 即 F 浮 G 物(2)不同之处: 排液体积不同:悬浮时,对实心物体而言,V 排V 物;漂浮时,V 排 V 物 . 密度不同:对实心物体而言，悬浮时, 物 液 ; 漂浮时 物 液 .问：计算浮力有哪些方法？答：计算浮力有四种方法：(1)根据浮力产生的原因求浮力, 即 F 浮 F 向上 F 向下 .(2)利用实验称量法求浮力, 即 F 浮 GF(3)利用阿基米德原理求浮力, 即 F 浮 G 排液 液 gV 排(4)利用物体的浮沉条件求浮力, 即 F 浮 G 物 (悬浮
3、或漂浮)智 能 拓 展打捞中山舰中山舰，原名永丰舰，1913 年下水，全长 62m、宽 8.9m，先后经历“护国运动” “护法运动” “孙中山广州蒙难” “中山舰事件”和“武汉保卫战”等五大历史事件，是中国近代革命史的重要实物见证。物体的浮沉条件浸 没F 浮 G 物 上浮部分浸入：F 浮 =G 物 漂浮应 用静止时的状态有三种：漂浮、悬浮、沉底.1938 年 10 月 24 日，六架日机突袭中山舰，全舰官兵在重创两架日机后，在汉口溯江而上 28km 的武昌金口镇水域沉没，舰长萨师俊和 25 名官兵一起血染长江。1986 年夏，湖北省开始筹划打捞中山舰，1997 年打捞出水。打捞中山舰采用的方法
4、是浮筒法，这是打捞沉船最常用的方法之一。将装满水的浮筒沉入水底，绑在沉船两侧，用高压气体将浮筒中的水排出，减小浮筒的重力，在浮力作用下，沉船就可浮出水面。1997 年 1 月 28 日，沉睡江底 59 年的中山舰被整体打捞出水，真可谓：“二十五年服役，历经风云变幻，铮铮铁骨不屈；五十九载沉没，今朝重见天日，民族精神崛起。 ”智 能 归 例题型一 会运用物体的浮沉条件判别浸在液体中的物体所处的状态，能灵活应用浮沉条件及漂浮条件解决有关的简单问题例 1 把质量为 250g，体积为 300cm3的金属球放入水中，静止时它受到的浮力为 。闯关点拨 解本题的关键在于确定金属球在水中静止时所处的状态。方法
5、一，求出球的密度 球 ，再跟 水 比较。方法二，假设该球全部浸没水中，求出它在水中受到的最大浮力，然后跟它的重力比较。解法一 333/1/8.025cmgcmgV球 球 G 球将上浮，静止时漂浮在水面上，此时浮力 F 浮 =G=2.45N例 2 在一个装满水的容器中，放入一个质量为 20g 的物体，从容器中溢出 15g 的水，则该物体在水中的浮沉情况和水对容器底部的压强是（ ）A下沉，压强不变 B上浮，压强不变C漂浮，压强减小 D悬浮，压强增大闯关点拨 判断浮沉情况的关键是比较浮力和重力的大小关系；水对容器底部的压强变化情况取决于水面的变化情况。解 F 浮 =G 排 =m 排 g， G 排 =
6、m 物 g 15g20g.即 m 排 m 物 F 浮 G 物 ，因而物体下沉。由于容器中原来装满水，物体放入后，水面高度不变，故水对容器底部的压强不变。答 选 A题型二 漂浮条件与阿基米德原理的综合运用例 1 有一木块，放入水中静止后，有 的体积露在水面上，若将它放入另一种液体中时，41有 的体积浸入液体中，求液体的密度53闯关点拨 此题是利用阿基米德原理及漂浮条件解决密度问题的典型问题，而且条件较为隐蔽，在解决此类条件隐蔽的问题时，首先要认真分析题目中的一些关键词语，如上题中的“ 露出水面” ，此处有两层含义：（1）物体是漂浮在液面， （2） 其次，4 物排 V43要对物体的状态和受力做认真
7、的分析，才能建立正确的方程解 设该木块的体积为 ，放入水中后有 的体积露在水面，则意味着有 的体积浸物V41入水中，即 物排 43受到的浮力 ，又因为放入另一种液体中漂浮时有 的体积浸在液物水浮 gF 53体里，即 ，受到的浮力 由于木块在水中和在液体中都是物，排 V5物液浮 VgF53漂浮状态，其受到的浮力都等于重力即 则 ，浮 GF浮 浮 浮F即 物水 g43物液 g53/102.5mk水液答 液体的密度是 。3g拓展题 现有如下器材：一只可直立于水中的平底薄壁试管、水槽、足量的水和一把量程足够的刻度尺。小明利用上述器材设计了测量某种液体密度的实验。（1）请你将实验的主要步骤补充完整，并写
8、出需要测量的物理量。实验的主要步骤有：在水槽中放人适量的水，将试管直立于水中，待其漂浮时，用刻度尺测出水面到试管底部的深度，记为 h 1；在试管内倒人一定量的待测液体， 当试管再次直立于水中漂浮时，用刻度尺测出水面到试管底部的深度，记为 h2；_。（2）根据测量数据，写出待测液体密度的表达式， =_。解 将试管从水槽中取出，用刻度尺测出试管内液面到地步的深度，记为 h3表达式：= 312)(h水例 2 一座冰山漂浮在水面上，露出水面部分的体积 ，这座冰山重有多少？（已知 ）闯关点拨 要想求出冰山的重根据 ，必须先求出整个冰山的体积由于冰山浮在水面上，根据漂浮物体的条件 来求，设冰山的体积的为
9、V，那么它浸入水中的体积即 ，然后由阿基米德原理求出 ，先求出 V，再求出 G 即可解 又 由 得： 整个冰山重： 答：这座冰山重 例 3 有一根粗细均匀的蜡烛，底部插入一根铁钉，竖直地漂浮在水中，蜡烛长 20cm，密度 ，上端露出水面 1cm现将蜡烛点燃，求这根蜡烛燃烧到剩余多长时，蜡烛的火焰会被水熄灭？（铁钉体积不计）闯关点拨 蜡烛漂浮在水面上，根据漂浮物体的条件， 随着蜡烛的不断燃烧，其质量不断减小，重力也在减小，蜡烛露出水面部分逐渐减少，当蜡烛燃烧到水面时，蜡烛就无法燃烧，火焰将被水熄灭所以，此题的关键是确定蜡烛多长时没有水面以上的部分解 又 蜡烛是漂浮的 即： 得： 则 答 当蜡烛剩
10、下 10cm 时火焰位于水面，这时，蜡烛的火焰被水熄灭题型三 了解浮沉条件在生产、生活中的应用，知道通过哪些有效方法能改变物体的浮沉例 1 人们常利用盐水来选种，当把种子放入盐水中时，所有的种子都未浮起来，为使不饱满的种子浮起来，问应在盐水中加盐还是加水？为什么？闯关点拨 要改变物体浮沉可以改变物体的重力或改变物体受到的浮力，而本题中种子的重力不能改变，应改变种子受到的浮力答 应加盐不饱满的种子未浮起来，说明其受到的浮力小于重力加盐后，盐水的密度增大，种子所以受的浮力（ g ）增大，当浮力大于重力时，不饱满的种子就液排 水V会浮起来例 2 阳湖中学旁一河塘被沿河化工厂污染，为调查河水被污染的程
11、度，初三（1）班学生分成三个研究小组。化学研究小组利用 pH 试纸检测河水的酸碱度，生物研究小组采用舀取河水饲养金鱼的办法调查水质，物理研究小组根据常识：河水被污染后密度普遍变大，当河水密度超过 1.05103kg/m3，一般就不再适合水产养殖。他们制作简易的液体密度计边长为 10.5cm 的正方体木块，先将木块放在清水中漂浮，测得木块下表面在水中的深度为 6.3cm，该木块密度为_kg/m 3，然后在木块上清水液面处画一周白线。若将木块放入密度为 1.05103kg/m3的污水中漂浮，那么污水面将在该木块白线的_（选填“上”或“下” ）方距离白线_cm 处，再在该线处画上一周红线，用此木块就
12、可检测河水的密度是否超标。闯关点拨 本题考查了物体的浮沉条件的应用，求解该题的关键是对木块进行受力分析，列出方程。解 木块漂浮在清水中时，由于木块所受重力于浮力相等： 木 gV 木 = 水 gV 排水代入数据得木块的密度 木 =0.6103kg/m3而木块漂浮在污水中时，同理可得： 木 gV 木 = 污 gV 排污代入数据得 ，又 V 排污 =Sh 排污 ，V 木 =Sh 木 ，得 h 排污 =6cm。亦即污水面在05.16木排 污V该木块白线下方 0.3cm 处答 0.610 3 下 0.3智 能 训 练基础知识训练1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
13、水的体积为_m 3（海水的密度 海水 =1.03103kgm 3，取 g=10Nkg） 。 （题型二）2一小球所受的重力为 5N体积为 5 10-4 m3。将它浸没在水中时，所受的浮力大小为_N（取 g=10Nkg） ，浮力的方向是_。放开手后，小球将 （填“上浮” 、 “下沉”或“悬浮” ） 。 （题型一）3我国农民常用盐水浸泡法来选种，如图 7-22 所示。在浓度适宜的盐水中，饱满的种子沉在底部是因为_，干瘪、虫蛀的种子浮在液面上是因为_ （题型三）4.悬浮在空中的气球要下降,必须_,从而使_减小;潜水艇要从水中浮上来,要使潜水艇_减小. （题型三）5如图 7-23 所示，浸没在烧杯底部的
14、鸡蛋所受水的浮力 Fl小于鸡蛋的重力现将适量的浓盐水倒入烧杯中，鸡蛋所受的浮力为 F2，则 Fl与 F2的大小关系为 （ ） （题型二）A Fl F2 B Fl F2 C Fl F2 D无法确定6轮船从内河航行到大海时，船将（ ） （题型三）A下沉一点； B上浮一点； C不变； D无法判定。7关于浮沉条件的应用，下列说法中正确的是（ ） （题型三）A潜水艇上浮过程中受到的浮力变大B气象用探测气球里所充气体的密度小于空气的密度C密度计上的刻度示数从下到上逐渐变大D密度计放在不同液体中所受浮力的大小与液体密度有关8 “死海不死”的故事说的是“将奴隶和俘虏扔进海里，可他们都漂浮在海面上”。以下是几位
15、同学对该现象的解释，其中正确的是（ ） （题型二）A奴隶和俘虏是被水平仍进海里的B海水的密度等于人体的密度，人在海里自然漂浮C人被扔进海里漂浮在海面上时，浮力总大于其重力D人被扔进海里漂浮在海面上时，浮力等于其重力9把重 5N、体积为 0.6dm3的物体投入水中，若不计水的阻力，当物体静止时，下列说法正确的是（ ） （题型一）A物体上浮，F 浮 = 6N B物体悬浮，F 浮 = 5NC物体漂浮，F 浮 = 5N D物体沉在水底，F 浮 = 6N10将一支密度计先后放入甲、乙两容器中，如图 7-24，两容器中液体的密度分别是 A、 B 密度计受到液体的浮力是 FA、F B，则密度和浮力的关系分别
16、满足（ ）A A B ， FA=FB B A B， FAF B C A B， F AF B D A B ， F A=FB11如图 7-25，将边长为 a 的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中，设水的密度为 水 ，木块静止时，从杯中溢出水的质量为 m 。根据以上条件，求出五个与木块有关的物理量（木块面积、体积除外） 。综合提高训练1一个实心物体，放在水中静止时，有 2/5 的体积露出水面，则该物体的密度是图 7-22图 7-23图 7-24图 7-25_kgm 3。 （题型二）2有一个木块，把它浸在盛满水的溢水杯中时，从杯中溢出 10g 水，若把它浸在盛满酒精的溢水杯中，会从杯中溢出_g 酒
17、精（酒精密度是 0.8103kg/m3，水的密度是1.0l03kg/m3，木块的密度是 0.5103kg/m3） （题型二）3如图 7-26 所示，把一个小球分别放入盛满不同液体的甲、乙两个溢水杯中，甲杯中溢出的液体质量是 40g，乙杯中溢出的液体质量是 50g，则：小球质量是_g，甲、乙两杯中液体的密度之比 甲 ： 乙 _4 ：5（选填“” “=”或“”4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 7-27 所示，那么两球所受的浮力 F 甲 F 乙 ，两球的密度 甲 乙 （填“大于” “小于”或“等于” ）（题型二）5如图 7-28 所示，同一物体浸在甲液体中悬浮
18、（图 a） ，浸在乙液体中漂浮（图 b） 。比较物体在两种液体中所受浮力 F 甲 和 F 乙 的大小，及两种液体的密度 甲 和 乙 的大小，可以确定正确的是（ ） （题型二）AF 甲 = F 乙 ， 甲 = 乙 BF 甲 = F 乙 ， 甲 乙CF 甲 F 乙 ， 甲 = 乙 DF 甲 F 乙 ， 甲 乙6在远洋轮船的船舷上，都漆着五条“吃水线” ，又称“载 重线” ，如图 7-29 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 受到的浮力以及北大西洋与印度洋的海水密度 和 的关系，12 有（ ） （题型三）A浮力增大， B浮力减小， 12C
19、浮力不变， D浮力不变， 127两实心球 a、 b 的密度之比为 43，体积之比为 12，放入水中静止后所受浮力之比为 23，则可能是 （ ） （题型一）A两球均沉入水底 B两球均漂浮在水面上C a 球下沉， b 球漂浮 D a 球漂浮， b 球下沉8如图 7=30 所示，一块 0的冰放在盛有 0的水的容器中，已知冰块与容器底部相接触并相互间有压力，则当冰完全熔化图 7-26图 7-27图 7-28图 7-29图 7-30为 0的水后，容器中水面的位置将（ ） （题型二）A上升 B下降C保持不变 D水面的升或降决定于冰和容器内水的体积9三个完全相同的实心铜球，分别在如图 7-31 所示的水、盐
20、水、水银三种液体中静止，所受浮力分别为 F 甲 、F 乙 、F 丙 ，下面判断正确的是（ ） （题型二）AF 甲 = F 乙 F 丙 BF 甲 F 乙 F 丙 CF 甲 = F 乙 F 丙 DF 丙 F 甲 F 乙10曾经有人向诺贝尔奖获得者、一位著名科学家求教一道题，题意大致如下：池中有一条船，船上装有石头，如果把船上的石头投入水中，池内水位将如何变化？这位科学家立刻判断水面会上升，因为船中石头投入水中后，池水因为石头占去一定体积而“膨胀” ，水位应该上升。事实说明这位诺贝尔奖获得者的解释错了，此事因而成为名人的一则趣闻，清分析一下他到底错在何处？（题型二）11一个厕所便桶结构图如图 7-3
21、2 所示，出水口上的橡胶盖是空心的，放水水漂浮在水面上，水从出水口六畜，如图，随着水的流出，水面下降，直到橡胶盖盖住出水口，放水过程结束。注水过程中和注满水后，橡胶盖都盖住出水口。 （题型三）（1）请判断，图中在放水时，空心的橡胶盖的重力与它受到水的浮力的大小关系是 。（2）这种装置的一个重要缺点是，每次冲便桶都要用掉一桶水，为了节约用水，请你对橡胶盖做一些改造，使得按下手柄时橡胶盖抬起放水，松开手后，橡胶盖能立即盖上出水口，停止放水。改造的方法是： 12已知某实心小球是由下表中所列出的塑料材料中的一种制成的。为了鉴别该小球究竟是由其中哪一种塑料制成的，某同学设计并进行了以下实验：(1)把该小
22、球放人盛有足够多酒精的量杯中，松手后，当小球处于平衡状态时，发现量杯内的液面由 60mL 处升高到 90mL 处（已知酒精的密度是 0.8 103 kg/m3） ；(2)再把该小球放人另一只盛有足够多水的量杯中，松手后，当小球处于平衡状态时，发现量杯内的水面由 60mL 处升高到 87mL 处。由以上实验数据，可推知该塑料小球的质量是_kg，组成该小球的材料是_。 （题型一）13为了测出普通玻璃的密度，小明同学利用一个普通玻璃制成的小瓶、一个量筒和适量的水做了如下实验：图 7-32图 7-31甲 乙（1）在量筒内倒入 50cm3的水；（2）让小瓶口朝上漂浮在量筒内的水面上（如图甲所示） ，此时
23、水面与 80cm3刻线相平；（3）让小瓶口朝下沉没水中（如图乙所示） ，这时水面与 62cm3刻线相平则根据以上测出的数据可知：小瓶漂浮在水面时，它排开水的体积 _；制造小瓶的玻璃的排V密度 _ （题型二）14如图 7-33 甲所示，一圆柱形容器竖直放置在水平桌面上，其侧壁有一溢水口 C，容器内的液面恰好与溢水口 C齐平先将一个由均匀材料制成的船形物 A 开口向上放入容器中，当船形物漂浮。在液面上（如图 7-33 乙所示） ，从溢水口溢出液体的体积为 V；然后使船形物 A 反转 90，当它浸没在液体中后容器内的液面下降了 h（在船形物由漂浮到浸没的过程器内的液体未溢出） 已知圆柱形容器的底面积
24、为 S，液体的密度为 ， 则（1）船形物 A 的质量 mA_；（2）组成船形物 A 材料的密度 _ （题型二）A15一方形木块体积为 2.6l03 m3，放入盛有清水的圆柱形容器中，木块浸入水中部分的体积是 1.56103 m3，容器的底面积为 9l02 m2 （ 1.0l0 3Kg/m3， g 取水10N/Kg）求：木块受到的浮力；木块的质量和密度；木块放入后，容器底部受到水的压强增加多少？16旅游用的游艇上常常备有救生衣（一种颜色比较鲜艳的背心，并用密度比较小的发泡材料做成内胆） ，请你用下面给定的要求和数据来设计救生衣：按能救护的人的质量为80Kg 设计；为了保护人的安全，穿上该救生衣能
25、使人的 10的体积露出水面；发泡材料的密度为 0.01103Kg/m3；做救生衣的面料及其他辅料的质量不计；人的密度可近似地取 1103Kg/m3请回答：（1）为什么要用颜色比较鲜艳的面料来做救生衣？（2）计算做一件这种救生衣的发泡材料的最小质量17小明用实验测量粗细均匀竹棍的横截面积。他用短细线在竹棍的下端系一小石块，然后将它们放到水中，竹棍竖直立在水中，水面距竹棍上端 16.8cm；再将系石块的竹棍放到煤油中，竹棍竖直立在煤油中，煤油的液面距竹棍上端 9.8cm，两次实验中石块都不跟容器底接触。已知竹棍长 40cm，质量是 24g，石块的质量是 18g，煤油的密度是水的密度的。由上述所给条
26、件求54（1）细竹棍的横截面积。图 7-33（2）石块的密度。 （题型二）参考答案基础知识训练 12.06 10 4 2 25 竖直向上 悬浮3浮力小于重力（或 ） 浮力等于重力（或 种 子盐 水 种 子盐 水4减小体积 浮力 重力5A 6B 7B 8D 9C 10A11木块漂浮时受到的浮力 F 浮 =mg；木块的重力 G 木 =F 浮 = mg；根据浮力产生的原因，可求得木块底部受到水的压力 F= F 浮 = mg；木块的质量 m 木 =m； ；3a木木块排开水的体积 ；水排 V木块露出水面的体积 ；水露 ma3木块浮在水面时，木块底部受到的压强 2agp综合提高训练 10.610 3 21
27、0 350 4大于 大于5B 6C7B 提示：浮力之比恰好等于它们的重力之比，所以可能 a、 b 都漂浮，或 a 悬浮、 b漂浮8A 提示：冰熔化前所受的浮力冰不等于重力9B10这位科学家的粗略分析中忽略了一点，在石头未投入水池前，石头借助小船的结构漂浮在水面上，其受力满足 F 浮 =G 石 ，式中的 F 浮 为由于石头在船上，使漂浮的船因此而多受到的那部分浮力。由 水 gV 排 = 石 gV 石 可得漂浮的船上由于石头而多排开的液体体积而投入水池后，石头下沉， ，；石水石排 V， 比 较石排 V可 知 ，与 排排 V排排 所以池水水位应该是下降的。11浮力等于重力 在橡胶盖上附着一些重物 1
28、20.027kg 材料是聚丙烯 析：小球在酒精中静止不动时， V1 排 =30cm3，受到的浮力 F1 浮 =0.24N；小球在水中静止不动时， V2 排 =27cm3，受到的浮力 F2 浮 =0.27N。确定小球在酒精和水中的状态是解决本题的关键。讨论：（1）如果小球在酒精中漂浮，则它在水中一定液漂浮。小球在酒精和水中的浮力应相等，但 F1 浮 F2 浮 。故小球不可能在酒精中漂浮；（2）如果小球在酒精中悬浮，则它在水中应漂浮，小球在酒精和水中的浮力应相等，但F1 浮 F2 浮 。故小球不可能在酒精中悬浮。所以小球在酒精中肯定沉底，则 V 球 =V1 排 =30cm3。小球在水中的 V2 排
29、 =27cm3V 球 ，说明小球在水中漂浮。故 G 球 =m 球 g=F2 浮 =0.27N， m 球=0.027kg。 。查表可得小球聚丙烯制成。335/109.1027.kgmkg球球球13 30cm3 2.5103kg/m3 析：根据题意，漂浮时 V 排 =80-50=30cm3，又 F 浮 =G，则 水 gV 排 =mg，代入数据可得试管的质量 m=30g。试管下沉， =62-50=12cm3，即试管的排玻璃体积 V 玻 = =6cm3，则玻璃的密度 。排 3/5.210cmgc玻玻14 （1） V （2）Sh15解：（1） F 1.010 3101.56103 N15.6Ng水 排（
30、2）木块所受浮力与重力相等， F mg m kg1.56kggF106.5 kg/m30.610 3kg/m3Vm106.5（3） p Pa1.710 2PaSF29.16 （1）比较鲜艳的颜色，如红色或黄色，能见度比较好，当发生事故时，很远的地方就能看到（2）设人的质量为 m 人 ，救生衣的发泡材料的最小质量为 ，由浮沉条件得救m G 浮F 浮 人 浮 粒 浮G 人 救 g， g 人 人m救 救 人 浮F水排V水 人 人m9.0 救 浮Fg水救V水 救救m得 救 )1(.0救水 人0.08（kg） 救m17设石块的体积为 V，竹棍的横截面积为 S，石块和竹棍的总质量 M m1 m242g在水中，有 （ V h1S） Mg g水在煤油中，有： （ V h2S） Mg 54水由消 V 得：（ h2 h1） S 水4MS 1.5cm 2)(412水cmcg).23.0(/3由式得： V h1S 23.2cm1.5 27.2cm 3水 3/4石块密度 2.5g/cm 32.510 3kg/m3m132.78cg
