浮沉条件及例题

1、物体的沉浮条件1 .物体的沉浮条件:当浮力大于物体重力（F浮 G）物体上浮。当浮力等于物体重力（F浮 G ）物体悬浮可停在液体内部任意一位置。当浮力小于物体重力（F浮 G ）物体下沉。利用阿基米德原理，可把物体的浮沉条件改写为用密度表示的形式：因为 F'>液 g“F,物体重力G物物gV物，又因为是全部浸入，V排V物，于是有：F浮 G,必有液 物，物体上浮F浮 G,必有 液 物，物体悬浮F浮G,必有液 物，物体下沉O（说明：上浮和下沉是物体在液体中的两种 运动过程，上浮的最终结果是物体处于漂浮状态， 有F浮 G;下沉的最终结果是物体沉底， %& G）2.物体沉浮条件的应用：

2、（1）通过牙膏皮实验已证明，实心的牙膏皮 沉入水中，空心的浮于水面，由此可见我们要使 密度大于水的物质做成的物体浮于水面可采用“ 体浮于水面。如把木头挖成空心的独木舟，可以减小自身的重力，多装货物，以增大可利用 的浮力。再有用钢铁做成轮船，也是根据这一道理。（2）轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理：一 轮船： 钢铁制造的轮船是“空心”的，使它排开的水的体积增大，从而增大浮力， 浮在水面。（注意：轮船的排水量是指轮船满载时排开水的质量，根据轮船的排水量可以求出轮船 受到的浮力F浮 G排水潜水艇：钢铁制造的潜水艇也是“空心”的，在水中时V排水 V船不变，则浮力不变，潜水艇的上浮、下潜和悬浮是通过对

3、水舱充水和排水，达到改变自身的重力而实现的。气球和飞艇：利用密度小于空气的氢气或氯气充入气球或飞艇中，靠气囊内的气体密度小于球外空气密度F浮 G而上升。通过改变气囊的体积而改变浮力的大小实现升降。密度计密度计是用来测定液体密度的仪器，它是根据物体漂浮时浮力等于物体自身重力（F浮 G ）这一原理而制成的。密度计在任何液体里都呈漂浮状态，据浮力公式，F浮液gV G计，显然 液大时，V排小，密度计露出部分大，反之 液小时，V排大,密度计露出部分就小。 因此密度计的刻度是不均匀的，下密上疏，刻度值是自上而下增加的，密度计上的数值表示待测液体的密度是水密度的倍数。如“0.8”表示该液体密度是0.8 10

4、3kg/m3。典型例题l例1.如图所示，边长为io厘米的实心正方体木块，它的密度木三三鬟遨-三三 为0.6 103千克/米3,静止在装有足量水的容器中，且上下底面与»：<<<<<<<水面平行。（取g=10牛/千克）求： (1)(2)木块的体积木块的质量和重力3 m.kgN(3)(4)(5)(6)木块在水中所受浮力的大小。 水对木块下底面的压力。 水对木块下底面的压强 木块下底面在水中的深度 木块浸在水中的体积。:物体漂浮 由浮力的实质可知 F下=p 下=h下=NNPa33分析与解：（1） a，（01m），10排二3(2)木V木；06 1 03

5、kg/m310m3; 06m木g; 0.6kg 10N / kg; 6(3)(6)F浮；G木;6（4）F浮F上；62 _P下6 10 Pa33g 1.0 103kg/m3 10N /kg;0.066N 2 ； 6 102 0.01m22(7)Shr ； 001 m006m; 00006例2.如图，完全浸没在水中的乒乓球，放手后，乒乓球从运动到静止的过程中，其浮力 大小变化情况是（）A.浮力不断变大，但小于重力。B.浮力不变，但浮力大于重力。C.乒乓球露出水面前浮力不变，静止时浮力等于重力。D.浮力先大于重力，后小于重力。分析与解：乒乓球完全浸没在水中时，浮力大于重力，因浮力大小 与物体在液内深

6、度无关。因此乒乓球在水中运动时所受浮力不变，直到 当球露出水面时，浮力开始变小，当浮力等于重力时， 球静止在水面上， 呈漂浮状态。故选 Co例3.质量相同的实心木块、铝块、铜块同时放入足够深的水槽中静止时，三个物体所受 浮力（）A.木块最大B.铝块最大 C.铜块最大 D. 一样大分析与解：因木块密度小于水密度，铝块和铜块密度大于水密度。因此木块将漂浮在水 面上而铝块和铜块将浸没在水中， 木块所受浮力大小等于重力， 铝块和铜块所受浮力比重力 小。 解答：A。说明：由于铝密度小于铜，质量相等时，铝块体积大于铜块体积，根据浮力公式F浮=p水gV排可知，铝块浮力大于铜块浮力。例4.将重为4.5N、体积

7、为0.5dm3的铜球浸没在水中后放手，铜球静止后所受的浮力是N .分析与解：此题考查学生是否注意了在解题前先要对物体作“状态的判定”，即铜球静止时是漂浮于水面，还是沉于水中。有的学生拿到题后，就认定V排=0.5 dm3,然后根据F浮=液gV排，求出浮力F浮=4.9N。当题目未说明铜球静止时处于什么状态，可以用下面方法判定物体的状态.解法：求出铜球的密度：m g球=丫球=gV球（g 取 10N/kg）4.5N-33球=10N/kg 0.5 10 m = 0.9 x 103kg/m 3这是一个空心铜球，且球V 水，所以球静止后，将漂浮于水面，得 F浮=G = 4.5N.例5.北京气象台每天4次放出

8、气象探空气球。 气球所载仪器及球皮的总质量为2.7千克。球内所充气体为氢气。已知氢气的密度为0.09千克/米3,空气的密度为1.29千克/米3。为使这样的气球升空，球内所充氢气的体积至少应为 米3。分析与解：氢气球能升空，是因为它所受的浮力大于它所受的总重力。气球共受到三个力的作用，它们是空气对它的浮力F浮，仪器及球皮的总重力G物和氢气本身的重力 G氢。由于f s=g物+G氢，即p空gV 土*=m物g+ p氢gV球代入数据解得V 土t=2.25m3。例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

9、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1和2的关系，有（）它受到的浮力和重力互相A.浮力增大，1= 2B.浮力减小，1 =C.浮力不变，1 > 2D.浮力不变，1 V分析与解：由于轮船从北大西洋驶向印度洋时重力没变，且都浮在液面上，所以浮力相等，则1gV12gV2,由于 V1 V2 ,所以 12答案：轮船从北大西洋驶向印度洋时，下沉一些，即轮船排 开液体的体积发生了变化。解此类问题特别要注意漂浮在液面上的物体是处于平衡状态, 平衡，二力大小相等，方向相反，同一个物体漂浮在密度不同的液体中时，浸在液体中的体积虽然不同，但是由于物体受到的重力大小不变，浮力总等于重力，所以浮力

10、大小也不改变。例7.有一艘潜水艇在水下航行。它先从上面往下沉，后来又从下面往上浮，但是都没有浮出水面。问它在水里受到的浮力哪一次大？为什么？G物的部分较分析与解：潜水艇的潜水和上浮是靠改变自身的重力来实现的。 的，只要未浮出水面，它所受的浮力就不变。两次受到的浮力一样大。因为在未浮出水面时，潜水艇的 体积是不变的，根据阿基米德原理可知，它所受到的浮力也是不变的。例8.现将一支密度计先后放在密度分别为P1和P 2的液体中，如图比较两种液体的密度。体的密度不同，当它浸入密度大的液体中，它排开液体的体积就小，露出液面分析与解：密度计是测定液体密度的仪器。 它浮在不同液 体中，它是浮体，由于它本身受到

11、的重力不变， 所以它在不同 液体中所受的浮力也都相等。 它排开液体的体积不同， 说明液 多。解：F 浮 1=5浮2=6P 1gV1= p 2gV2= V 1>V2p 1< p 2说明：密度计是利用物体浮在液面的条件工作的，它是测定液体密度的仪器，它是一 个封闭的玻璃管，下端装有铅粒，使玻璃管能竖直漂浮在液体中，玻璃管的上端呈圆柱形， 管的粗细基本相同， 在圆柱上标有刻度。 将密度计放入待测液体中，液面所对刻度数值即为 此液体的密度。认真观察可以看出，密度计刻度是不均匀的，靠下边的刻度数字较大。它的刻度值一般标的是液体的密度与水的密度的比值，如果密度计的读数是1.6,则表示这种液体的

12、密度是水的密度的1.6倍，它的密度则是 1.6X103千克/米3。【模拟试题】1 .填空题1 . 一热气球静止在空中，已知气王和物体总质量为100千克，问此时所受浮力为牛。2 .如图所示，一物块悬挂在弹簧测力计下静止在水中时，弹簧测力计读数为2牛；把它用绳系牢在某盐水中时，绳子拉力为3牛。则物块在 中所受的浮力大。在两液体中所受浮力相差 No第1题第2题第4题3 .可以应用合力的知识来讨论物体的浮沉条件，设物体重力为G,浸没在液体里时所受浮力为F浮,则：（1）当物体上浮时，二个力的合力为 ，合力的方向和 方向相同；（2）当物体在液体中下沉时， 二个力的合力为 ，合力的方向和 方向相同；（3）当

13、二个力的合力为 时，物体就悬浮。4 .甲、乙、丙三物体浸没在液体中受力情况如图所示，则甲物体将 ;乙物 体受到的合力方向 ,乙物体将 ;丙物体将 , 丙物体最后静止时将处于 状态，此时它的合力为 。乙物体最 后静止时，受到的重力 于浮力，此时乙物体受 个力作用。5 .当液体密度 液 于物体密度 物时，浸没在液体中的物体就上浮，直至漂浮在液面。当液体密度液 于物体密度 物时，浸没在液体中的物体就下沉。当液体密度液 于物体密度 物时，物体就悬浮在液体中任意位置。6 . 一个空心铁球重 12牛，体积1分米3,将它浸没在水中，它受到的浮力是 牛，由于空心铁球受到的重力 浮力，它在水中将 。7 .古代的

14、独木舟，就是采用 的方法来增大可以利用的浮力，即使是最 现代化的轮船，也保持着这种古老的办法。8 .潜艇的上浮和下沉是靠改变 来实现的。潜水艇从水下 5米深处，潜 至15米深处，所受的浮力 。（选填“变大” “变小”或“不变”）9 .若气球的自重加上载重小于它所受的浮力时，气球就 ;当我们放出气 球里的气体，气球的体积就会 ,所受的浮力 ,气球可 降回地面。10 .船从河里开到海里，（河水 海水），船所受的浮力将 ,船排开液体的质量 ,排开海水的体积 排开河水的体积。11 . 一艘轮船自重为5 107牛，最大载货量为1.3 108牛，满载时轮船的总重为 牛，这是一艘排水量为 吨的货轮。（g取1

15、0牛/千克）。如果 卸下4 107牛的货物，它受的浮力为 牛。12 .在测量人体血液密度时，血液在某一装有硫酸铜溶液的试管中悬浮，说明血液的密度 该试管中硫酸铜溶液的密度（填“大于”、“小于”、“等于"）。13 .对于现代生活给人们带来的紧张症，可用漂浮疗法减轻它.漂浮池内有一定深度的水，水中加有大量的 （填“盐”、“酒精”），任何人进入池内都会漂浮起来.2 .选择题1 .完全浸没在水中的乒乓球，放手后，乒乓球从运动到静止的过程中，其浮力大小变化 情况是（）A.浮力不断变大，但小于重力B.浮力不变，但浮力大于重力C.乒乓球露出水面前浮力不变，静止时，浮力等于重力D.浮力先大于重力，后

16、小于重力2 . 一个鸡蛋悬浮在盐水中，现改变它的运动状态，下列说法正确的是（）A.用笔轻轻推一下鸡蛋，鸡蛋向下运动过程中浮力小于重力B.用笔轻轻推一下鸡蛋，鸡蛋向下运动过程中浮力等于重力C.向容器中缓慢加入浓盐水后，鸡蛋向上运动过程中，未出水面前浮力大于重力D.向容器中缓慢加入浓盐水后，鸡蛋向上运动过程中，未出水面的浮力等于重力3 .甲、乙、丙三个体积相同的球浮在同种液体中，如图所示，则甲、乙、丙三球的密度 比较是：（）A甲乙丙b甲乙丙C甲乙丙口甲乙丙4 .潜水艇在下潜和上浮且都没露出海面的过程中，下列叙述 正确的是（）A.下潜和上浮时，潜水艇所受重力一样B.下潜时所受浮力变小，上浮时所受浮力

17、变大C.下潜和上浮时，潜水艇所受浮力一样D.下潜时所受浮力变大，上浮时所受浮力变小5 .死海不死一文中描述到“将奴隶和俘虏扔进海里，屡淹不死” 。四位同学从物理学 角度对该现象进行了解释，其中说法正确的是（）A.海水的咸度很高，人被扔进海里就自然浮起来，沉不下去B.海水的密度大于人体的密度，人被扔进海里后，处于漂浮状态 C.人被扔进海里漂浮在海面时，浮力大于人体的重力，沉不下去 D.人被扔进海里漂浮在海面时，浮力等于重力，沉不下去6 .把完全相同的三只简易密度计，分别放入三种不同的液体中，如图所示，三种液体的密度分别为甲、乙和丙，则（ ）A甲乙丙b 甲丙 乙C.甲丙乙D.无法判定3 .作图题：

18、1 .如图所示，物块被拎着静止，问此时物块受到哪几个 力？试在图中作出各力的示意图。2 .在图中，甲、乙、丙、丁是四个材料、体积、形状互不相同 的物体，图中注明了它们的浮沉情况，试在图中补画出每个物体 受到的浮力浮和重力G的完整情况（要求定性地表示出力的大 小）。4 .简答题：1 .要识别鸡蛋是否新鲜，有一种方法是把鸡 蛋丢在水里，下沉的一般是新鲜鸡蛋， 上浮的一 般是不新鲜的鸡蛋，你知道其中的道理吗？出这些石头有多重就知道大象有多重了。请你运用物理知识解释曹冲称象的道理。五.计算题2 .如图所示，展示了一个广为人知的历史故 事一一“曹冲称象”。传说三国时，孙权送给曹 操一只大象，大象很大，参

19、观的人纷纷议论这只 大象究竟有多重，但是却想不出称大象的办法。 曹冲说：只要把大象牵到船上去， 看船下沉了多 少，在船舷上做个记号，然后把大象牵上岸。再往船上装石头，使船沉到原来的记号处，称1如图所示，边长为 a的正方体物体，放入密度为液的液体中，上表面与液面相距 h,问物体所受的浮力是多少？0.09千克/米3,空解：物体的每一个侧面的面积S=物体上表面的压强 pi=上表面受到 的压力 F1=下表面的深度 h2=,下表面的压强 p2=下表面受到的压力 F2=上下表面受到的压力差（浮力）F浮=2 .氢气球体积为1500米3,球壳和吊篮总重2500牛，已知氢气的密度为气密度为1.29千克/米3,通

20、过计算判断这个气球能吊起重为10000牛的器材吗？ （ g取10牛/千克）3 .已知轮船排水量为2 104吨，轮船自重为9 107牛，问（1）它最多能装多重的货物？（2）满载后在东海上航行，轮船浸入海水中的体积是多大？当它驶入长江后，它受到的浮 34力是否发生变化，为什么？（已知海水笥'度是103 10千克/米3）【励志故事】沐浴的青蛙一位生性腼腆的小伙子做汽车销售，多次被拒绝之后，他变得更加木讷甚至胆怯起来，忍无可忍之下，他决定到躲到乡下住两天，然后回来辞工。就在乡下的那两天，一次，他看见田边地展上几个小孩子正把阔口水瓶中的温水朝着一 只青蛙慢慢倒去。这些顽皮的孩子的举动带有明显的对

21、青蛙的欺侮之意。但令人惊奇的是， 那只青蛙不仅没有逃开，反而扬起头，微闭住眼睛，表现出一副非常享受的样子。这个小伙子大受触动，原来青蛙是冷血动物，当有温热的液体淋遍全身时，无异于人类被当的温泉之浴。联想到自己眼前的处境， 那些人的拒绝与冷眼不正像小孩子们淋下的水, 作欺侮是一种心境，被当作温泉之浴又将会是一种心境，境由心生，就看自己如何取舍。从乡间返回后，小伙子开始给自己订下一个计划每天拜访100位客户。的呢?接受逆境甚至享受逆境， 这需要转变心态。只要端正了心态，成功的路上还有什么可怕 今天期做之事匆候明天.自己所做之事匆候他人.歌僖【试题答案】一.填空题：1) 9802.盐水；5 3. (1) F浮 G ；浮力2) ) GF浮；重力(3) 04.悬浮；竖直向下；下沉;6. 9.8N;大于；下沉10.不变；不变；小于二.选择题 1. C2. BC 3.三.作图题上浮；漂浮；零；大； 37.空心 8.自身的重力;一 8一 411 18 101.8 10.C 5. BD6. C5.大；小；等:9