物体的浮沉条件和应用基础知识讲解和巩固练习题.doc

物体的浮沉条件及应用基础学习目标1、知道物体的浮沉条件；2、知道浮力的利用；3、了解轮船的漂浮原理、潜水艇的浮沉原理、气球飞艇的升降。要点梳理要点一、物体的浮沉条件高清课堂浮力的应用浸没在液体中的物体受到竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮。而物体的运动状态取决于受力情况.物体的浮沉就取决于它所受的浮力与重力的关系。要点诠释：1当F浮>G时.合力方向竖直向上 上浮当F浮=G时.合力为零 悬浮当F浮<G时.合力方向竖直向下 下沉2对于实心的物体.由.浸没时.所以当时. F浮>G 物体上浮；当时. F浮=G. 物体悬浮；当.F浮<G 物体下沉。3物体上浮、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<F浮=G>。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。4物体浮沉各种状态比较表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要点二、物体浮沉条件的应用从浮力利用的角度看.采用"空心"的办法可以增加可利用的浮力。即使现代化的轮船.也采用的是这种古老的办法。要点诠释：1轮船轮船浮于水面.它们受到的浮力等于船的总重。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。2潜水艇潜水艇是靠改变自身的重力来实现浮沉的.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。3气球和飞艇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。典型例题类型一、物体的浮沉条件1、如图所示.甲、乙两杯盐水的密度分别为甲、乙。将同一只鸡蛋先后放入甲、乙两杯中.鸡蛋在甲杯中处于悬浮状态.所受浮力为F甲；在乙杯中处于漂浮状态.所受浮力为F乙。则下列关系正确的是A甲乙B甲乙CF甲F乙DF甲F乙答案B解析鸡蛋在甲盐水中悬浮.所以鸡蛋的密度等于甲盐水的密度；在乙盐水中漂浮.所以鸡蛋的密度小于乙盐水的密度。因此乙的密度大于甲的密度.所以A错误.B正确。鸡蛋在甲中悬浮.所以此时浮力等于重力；在乙中漂浮.浮力也等于重力.因此在甲和乙中所受浮力相等.所以CD都错误。总结升华此题主要考查了浮沉条件.一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系。举一反三：变式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< >A鸡蛋所受浮力不变 B鸡蛋所受重力变大C杯底所受的压强不变 D鸡蛋可能会慢慢上浮答案D2、园园煮汤圆时发现.生汤圆放入锅内.由于浮力选填"大于"或"小于"重力而下沉；煮熟的汤圆因其内部受热膨胀.浮力 选填"增大"或"减小".汤圆上浮。若一个汤圆的体积约为20cm3.那么它在上浮过程中未露出水面所受浮力约为Ng取10N/kg。答案小于；增大；0.2解析生汤圆放入锅内.体积较小.重力大于浮力.所以下沉.煮熟的汤圆因其内部受热膨胀.体积变大.所受浮力变大.所受浮力约为F浮=gV排=1000kg/m3×10N/kg×20×10-6m3=0.2N 。总结升华本题考查物体的沉浮条件和浮力的计算.关键知道物体重力大于浮力时下沉.等于浮力时悬浮.小于浮力时上浮.还要知道影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积。类型二、浮沉条件的应用3、体积为7×103m3的潜水艇悬浮在海水中时.所受的浮力是Ng=10N/kg.海水=1.03×103kg/m3；把水舱中的水排出一部分后.潜水艇将上浮.在未露出水面之前.潜水艇所受的浮力填"变大"、"变小"或"不变".潜水艇上浮的原因是。思路点拨由浮力的计算公式可求得潜水艇所受浮力；根据浮力公式可知潜水艇上浮时所受浮力的变化；由潜水艇的原理可知潜水艇上浮的原因。答案7.21×107；不变；排出水后.潜水艇的重力小于浮力。解析潜水艇在海水中所受浮力F=海水gV=1.03×103kg/m3×10N/kg×7×103m3=7.21×107N；将水排出一部分后.由于潜水艇的重力减小.浮力大于重力.故潜水艇上浮；潜水艇之所以能上浮是因为将水舱内的水排出后.潜水艇自身的重力减小.浮力大于重力.故上浮。总结升华潜水艇为物体浮沉条件的典型应用.应掌握其原理。举一反三：变式1如图.体积相同的氢气球和空气球.释放前它们所受浮力的大小关系是；刚释放时.氢气球上浮.而空气球却浮不起来.这是因为氢气球所受浮力它所受重力.空气球所受浮力它所受重力选填"大于"、"等于"或"小于"。答案相等；大于；小于变式2高清课堂浮力的应用例3用塑料瓶、透明胶带、螺母、麦管或塑料管、容器和水等.按图制作了一只潜水艇模型。为使潜水艇下沉.则必须从进排气管处"填吹气/吸气",潜水艇在下沉的过程中所受到水的压强填"减小/不变 /增大".浮力填"减小/不变 /增大"。答案吸气；增大 ；不变4、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 A浮力增大 B浮力减小C浮力不变 D浮力不变思路点拨轮船都漂浮.受到的浮力都等于轮船受到的重力；得出了受到浮力的大小关系.由载重线知道排开水的体积的大小关系.再根据阿基米德原理分析海水密度的大小关系。答案C解析轮船在北大西洋和印度洋中均漂浮在海水面上.满足F浮=G.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在印度洋载重线S下方.即轮船在北大西洋中排开海水的体积小于在印度洋中排开海水的体积。由公式.得。总结升华解此题关键是从选项中知需要比较船在两种海水中浮力和密度大小。两种情况都漂浮.都等于船重.故浮力不变。根据知.大的小.V1V2.故。举一反三：变式一艘5000t的货轮从我国东海驶入长江的XX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>答案不变；减小5、某课外小组在研究马铃薯在水中的浮沉情况时.通过往水中加盐.终于使马铃薯漂浮在水面上。由于时间关系.当时他们没有及时收拾实验器材.几天后他们来收拾时.惊奇地发现原来浮在水面的马铃薯又都沉到容器底部.如图所示.他们决定对这现象进行研究。对此现象.他们提出了以下几种猜想：猜想1、可能由于水的蒸发.盐水的密度变大.导致马铃薯下沉；猜想2、可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后质量变大.导致马铃薯下沉。猜想3、可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后体积变小.导致马铃薯下沉。经过一番讨论.他们马上否定了猜想1.你认为他们否定的理由是_。接着他们就猜想2和猜想3进行如下的实验操作：取三块马铃薯.编上A、B、C号.分别测出其质量和体积；配制一大杯盐水；将这三块马铃薯放在盐水中使其漂浮。几天后发现马铃薯都沉在容器底部.将其捞出擦干.分别测出其质量和体积。实验数据记录如下表所示马铃薯的编号质量g体积<cm3>放入盐水前在盐水中下沉后放入盐水前在盐水中下沉后A44.839.24033B56.148.85041C77.367.96957请分析上述实验数据后回答.猜想2是_<填"正确"或"错误">的；你认为导致马铃薯下沉的原因是_。答案盐水密度变大.马铃薯排开盐水的体积会变小.马铃薯仍漂浮在液面上；错误；马铃薯密度变大.大于盐水密度使其下沉的。解析盐水密度变大.马铃薯排开盐水的体积会变小.马铃薯仍漂浮在液面上.错误；马铃薯的密度增大.大于盐水的密度导致马铃薯下沉。表中数据显示马铃薯在盐水中下沉后质量减小.显然猜想2是错误的,以编号A的马铃薯为例,放入盐水前的密度为.而在盐水中下沉后的密度为.马铃薯的密度变大了.可以得出结论.是由于马铃薯密度变大.大于盐水密度使其下沉的。总结升华对于实心的物体.当时.漂浮；当时. 物体悬浮；当.物体下沉。巩固练习一、填空题1、浸没在液体里的物体：当_<_>时.物体上浮；当_<_>时.物体可以停留在液体里任何深度的地方<悬浮>；当_ <_>时.物体下沉。2、轮船是利用_法使密度大于水的钢铁浮在水面上的.它是利用物体_的条件来工作的；它的大小通常用_来表示。3、潜水艇是靠_来改变它的浮沉情况的。在潜水艇的两侧装有水舱.通过_来实现它的浮沉。4、气球和飞艇都是利用充入密度比空气_的气体来实现升空的。5、潜水员在水下工作时.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_。6、水面上漂浮着一个物体且物体的体积露出水面.则此物体的密度为_kg/m3。二、选择题7、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90g的水溢出.则< >A土豆会浮在水面上 B土豆会沉入盆底C土豆会悬浮在水中 D不能据此判断出土豆的浮沉8、如图所示.是高空中的一只热气球.以下有关它的说法正确的是< >A为使静止的热气球下降.必须继续给热气球中的空气加热B为使静止的热气球下降.只需把热气球上的物体抛掉一部分C热气球正在匀速下降.假如有一物体从热球上掉下来.热气球将立即上升D热气球正在匀速下降.假如有物体从热气球上掉下.热气球将先下降后上升9、游泳潜入海底观光.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< >A浮力逐渐变大 B浮力逐渐变小C压强逐渐变大 D压强逐渐变小10、假如地球的引力减小一半.那么对于漂浮在水面上的某艘船来说.它所受的重力和吃水深度<吃水深度指水面到船底的深度>与原来相比.下列说法中正确的是 <> A船受到的重力不变.船的吃水深度也不变 B船受到的重力减小.船的吃水深度也减小 C船受到的重力减小.船的吃水深度不变 D船受到的重力不变.船的吃水深度减小11、如图所示.甲、乙两个小球用细线连在一起放到盛水的烧杯中.恰好悬浮.甲球的重力大于乙球的重力.细线受到的拉力为0.1 N.若把细线剪断.两个球的情况是<> A甲、乙都上浮 B甲、乙都下沉 C甲上浮.乙下沉 D甲下沉.乙上浮12、如图所示.把一个马铃薯放入浓盐水中.马铃薯处于漂浮状态.如果将水面以上的部分切去.则剩下部分的马铃薯将会 <> A浮起一些 B悬浮 C下沉 D不能判断13、如图所示.一铅块用细线挂在一个充气的小气球下面.把它放入水中某处恰好处于静止状态.如果往池中缓慢注入一些水.则铅块及气球 <>A仍能静止 B向下运动 C向上运动 D静止、向上或向下运动都有可能三、实验探究与计算题14、如图是"浮力的利用"一节课的实验.小芳同学很受启发.她认为用这种方法可以粗测出牙膏皮的密度。请你借鉴如图的实验方法.再增加一种实验器材.设计一个粗测牙膏皮密度的实验。要求写出：1增加的实验器材名称；2实验步骤；3所测密度的数据表达式。15、桌上有烧杯烧杯能直立漂浮在水面上、大水槽和量筒、记号笔及足够的水.要求用这些器材粗略测出一块小鹅卵石的密度。小刚同学根据要求.设计出了一种测量方法.基本实验步骤如图所示。1根据图示的实验步骤可知：鹅卵石的质量是多少克？2鹅卵石体积是多大？3鹅卵石的密度为多少？16、小亮在学习了"浮力"之后.做了一个观察鸡蛋悬浮的实验.主要操作步骤如下：先在水平桌面上放置一个底面积为100 cm2的圆筒形容器<厚度可忽略>.向容器中注入10 cm深的水.再取一个鸡蛋.称得其质量为55g.将它轻轻放入水中.发现鸡蛋沉至容器底部.此时测得水面升高了0.5cm.然后向容器中加食盐并不停地搅动.直到鸡蛋恰好悬浮起来为止.请计算：<1>容器中未放入鸡蛋时.水对容器底部的压强是多大?<g10N/kg><2>当鸡蛋悬浮起来时.盐水的密度是多少?答案与解析一、填空题1、答案； ； ； ； ； 2、答案空心 ； 漂浮在液体上 ；排水量3、答案改变自身重量 ； 充水或排水4、答案小5、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.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。6、答案解析物体漂浮在水面上.即二、选择题7、答案B解析根据阿基米德原理知.而.故下沉。8、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.充气时热气球上升.放气热气球下降。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。9、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。10、答案C解析地球引力减小一半.就是g减小一半.根据阿基米德原理和物体的浮沉条件可知.船重力减小.但排水量不变。11、答案C解析剪断前甲球受到向下的拉力与重力之和等于浮力.乙球受到的拉力与浮力之和等于重力.由此说明小球甲受到的浮力大于重力.故上浮；而小球乙受到的浮力小于重力.故下沉。12、答案A解析马铃薯漂浮说明其密度小于水.切去部分后重力减小.浮力也减小.由阿基米德原理可知.排开水的体积变小.所以浮起一些。13、答案B解析加水后整体处在水中的深度变大.压强变大.气球被压缩体积变小.受到的浮力也变小.故下沉。三、实验探究与计算14、答案与解析1需要增加的器材是量筒。2实验步骤：将适量的水倒入量筒中.测出牙膏皮未放入时水面的刻度值V1。将牙膏皮制成空心筒状.放在量筒的水面上.使之漂浮.测出水面的刻度值V2。将牙膏皮取出卷成一团后重新浸没于量筒中的水面下.测出水面的刻度值V3。3密度表达式：15、答案与解析根据题意.鹅卵石的质量等于取出鹅卵石后.倒入的水的质量.倒入水的体积为V=260cm3-110cm3=150cm3.即m石=m水=水V=1.0g/cm3×150cm3=150g；根据题意.鹅卵石的体积为V石=260cm3-200cm3=60cm3；因此鹅卵石的密度为石=2.5g/cm3=2.5×103kg/m316、答案与解析 解：<1><2>. 因为鸡蛋悬浮.所以.由得.答：<1>1.5×103 Pa ；<2>1.1×103 kg/m38 / 8