10.3物体的浮沉条件及应用（讲义）（原卷版）八年级物理下册教学综合资源（人教版）

第3节物体的浮沉条件及应用知识点1：物体的浮沉条件1.浸没在液体中的物体，受到两个力：一个是竖直向下的重力，一个是竖直向上的浮力。其浮沉取决于它受到的重力和浮力的大小关系。2.物体的浮沉条件（1）物体的浮沉与重力和浮力大小的关系初始状态及受力情况放手后运动状态及受到浮力的情况最终状态及受力情况逐渐上浮，直至漂浮。物体从开始上浮到刚露出液面的过程排开液体体积不变，浮力不变;刚露出液面到最后漂浮的过程排开液体的体积减小，浮力也逐渐减小至恰好等于重力逐渐下沉，直至沉底。整个过程中排开液体体积不变，浮力不变静止（物体可静止于液面下方任一处）将物体浸没在液体中后物体的运动情况;（2）物体的浮沉与密度的关系状态分析密度关系由F浮＞G可得∶ρ液gV排＞ρ物gV物，因为V排=V物，所以ρ液＞ρ物
ρ液＞ρ物由F浮＜G可得：ρ液gV排＜ρ物gV物，因为V排=V物，所以ρ液＜ρ物ρ液＜ρ物由F浮=G可得：ρ液gV排=ρ物gV物，因为V排=V物，所以ρ液=ρ物ρ液=ρ物由F浮=G可得：ρ液gV排=ρ物gV物，因为V排＜V物，所以ρ液＞ρ物ρ液＞ρ物由F浮＜G可得：ρ液gV排＜ρ物gV物，因为V排=V物，所以ρ液＜ρ物ρ液＜ρ物（3）物体的浮沉情况归纳
状态浮沉条件特点浮力和物体重力比较物体密度和液体密度比较F浮＞Gρ液＞ρ物处于非平衡状态，分析运动状态变化的过程F浮＜Gρ液＜ρ物F浮=Gρ液=ρ物处于平衡状态，根据平衡条件进行分析F浮=Gρ液＞ρ物F浮＜G（F浮+F支=G）ρ液＜ρ物理解：对ρ物的理解ρ物是物体的密度（平均密度），而不是构成该物体的物质的密度，因此对于实心物体，可以直接根据密度关系判断物体的浮沉情况;对于空心物体，应该用物体的平均密度与液体的密度比较来判断，不能直接用构成物体的物质的密度与液体密度比较。划重点浸没在液体中的物体，当ρ液＞ρ物时，物体会上浮，直至漂浮;当ρ液＜ρ物时，物体会下沉，直至沉底;当ρ液=ρ物时，物体处于悬浮状态，可以悬浮在液体内。应用1物体的浮沉情况例1：体积相同的三个实心物体A、B、C浸没水中，沉浮状态如图所示。则此时对物体分析正确的是（）A．三个物体受到的浮力：F浮A＞F浮B＞F浮CB．三个物体的密度：ρA＞ρB＞ρCC．三个物体的重力：GA＜GB＜GCD．三个物体都处于平衡状态应用2：利用浮沉条件分析现象例2：如图所示，在水平桌面上有甲乙两个相同的烧杯，烧杯内分别装有不同的液体，把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯液体中，鸡蛋在甲杯中漂浮，在乙杯中沉底，两液面相平。关于这一现象，下列说法中正确的是（）A．甲杯中的液体密度小于乙杯中的液体密度B．甲杯中的鸡蛋受到的浮力大于乙杯中鸡蛋受到的浮力C．甲杯中的液体对杯底的压强等于乙杯中的液体对杯底的压强D．甲乙两个烧杯对水平桌面的压强相等应用3：密度计例3：将一支密度计先后放入甲、乙两容器中，如图，两容器中液体的密度分别是ρA、ρB，密度计受到液体的浮力是FA、FB，则ρA、ρB和FA、FB的关系分别是（）A．ρA<ρBFA＝FB B．ρA<ρBFA>FBC．ρA>ρBFA＝FB D．ρA＝ρBFA>FB知识点2：浮力的应用1.增大或减小浮力的方法由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知，浸在液体中的物体受到的浮力由液体密度和物体排开液体的体积两个因素决定。因此，改变浮力大小也可以从这两个因素出发。（1）增大浮力的方法∶①增大液体（或气体）的密度，如往水中加入盐;②增大物体排开液体（或气体）的体积，如将物体做成空心或船形等。（2）减小浮力的方法∶①减小液体（或气体）的密度，如在盐水中加清水;②减小物体排开液体（或气体）的体积，如飞艇降落时，通过将辅助气囊中的气体放出，使飞艇排开空气的体积减小。2.浮力的应用（1）轮船——"空心法"增大浮力①原理∶把密度大于水的铁片制成空心的轮船，使它排开的水变多，增大可利用的浮力，从而使其漂浮在水面上。②排水量∶轮船的大小通常用排水量来表示，排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。满载时有F浮=G排=m排g，其中m排=m船+m货。知识拓展：轮船吃水线的变化同一轮船无论是在海里还是在河里行驶，都处于漂浮状态，所以F浮=G，轮船的重力不变，所以轮船所受的浮力不变。由于海水的密度大于河水的密度，由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排知，当轮船从河水中驶入海水中时，V排变小，轮船应该上浮一些，即轮船的吃水线下降;当轮船从海水中驶入河水中时，V排变大，轮船应该下沉一些，即轮船的吃水线上升。（2）潜水艇——改变自身重力实现浮沉
工作原理;浸没在水中的潜水艇排开水的体积不变，所以受到的浮力始终不变。潜水艇两侧有水舱，向水舱中充水时，潜水艇的重力逐渐变大，当F浮=G时，潜水艇可以悬浮在水中;当F浮＜G时，潜水艇逐渐潜入水中;当用压缩空气将水舱中的水排出一部分时，潜水艇的重力减小，当F浮＞G时，潜水艇上浮。（3）气球和飞艇工作原理;内部充入的气体密度小于空气密度，通过改变排开空气的体积（也是自身的体积）即可实现升降。对于气球来说，F浮=ρ空气gV，G球=ρ空气gV+G壳，当F浮＞G球时，气球可升上天空。若要使充入氦气或氢气的气球降回地面，可以放出气球内的一部分气体，使气球体积缩小，排开空气体积减小，浮力减小至小于G球;对于热气球，只要停止加热，热空气冷却，即可降落回地面。飞艇的工作原理与气球类似。应用4轮船
例4：如图所示是我国新型万吨级055型导弹驱逐舰，其排水量可达12500t，该型驱逐舰在海上航行过程中，下列说法正确的是（）A．发射导弹后，驱逐舰所受浮力变小 B．排水量指的是驱逐舰所受的重力C．驱逐舰直线行驶时，运动状态不变 D．发射导弹后，驱逐舰会下沉一些应用5潜水艇
例5：海权握，国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障，潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是（）A．悬浮和漂浮时受到的浮力不相等B．潜水艇是通过改变浮力大小达到上浮和下沉的C．上浮过程中所受浮力逐渐变小D．潜水艇完全入水后，下沉越深，所受浮力越大
应用6气球和飞艇例6：2020年5月27日，我国8名登山队员成功登峰测极成功登顶离不开准确的天气预报。如图所示，是气象探测保障服务团队，在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息，甲的体积小于乙的体积。在探空气球释放前后的过程中，下列分析正确的是（）A．释放前甲受到的浮力一定等于它自身的重力B．释放前甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力C．释放后探空气球受到的浮力等于它排开空气所受的重力D．释放后探空气球上浮过程中受到的浮力一定小于自身重力易错点计算浮力时忽略物体的状态例：把体积为100cm3，质量为60g的物体放入水中，物体静止时，它所处的状态和受到的浮力（水的密度为1.0×103kg/m3）（）A．漂浮

0.6N B．沉底

0.6N

C．沉底1N D．漂浮

1N提升密度计（1）用途∶测量物体的密度。（2）构造∶密度计是一根上部标有刻度、形状特殊的玻璃管，管下部的玻璃泡内封装入小铅丸。（3）原理∶密度计是根据物体漂浮时浮力等于重力的原理制成的（F浮=G）。（4）使用方法∶将密度计放入待测液体中，当密度计静止时，读出与液面相平的刻度值即是液体的密度值。（5）刻度特点∶上小下大。分析∶将密度计放入某一液体中漂浮时，有F浮=G=ρ液gV排，，密度计的重力G不变，密度计浸入液体中越深，排开液体的体积V排越大，相应的液体密度ρ液越小，因此密度计上的刻度值上小下大。例：同一支密度计分别放在甲、乙两种不同的液体中，静止后如图所示，密度计受到的浮力分别为F甲、F乙，液体的密度分别为ρ甲、ρ乙，则（）A．F甲=F乙，ρ甲>ρ乙 B．F甲=F乙，ρ甲<ρ乙C．F甲<F乙，ρ甲=ρ乙 D．F甲>F乙，ρ甲=ρ乙突破1物体浮沉条件的应用例1：如图，把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中，下列判断正确的是（）A．甲液体的密度比乙液体的密度小B．这个密度计在两液体中受到的浮力相等C．在标记刻度时B的示数应比A小D．适当增加配重铁丝的质量可以提高密度计的灵敏度【针对训练1】潜水艇为增强国防力量，维护祖国安定发挥了重要作用。潜水艇截面如图所示，通过向水舱中充水或从水舱向外排水来改变潜水艇的自重，从面使其下沉或上浮。我国某型号潜水艇的总体积为2×103m3，水舱未充海水时潜水艇总重为1.26×107N，最大下潜深度可达400m。海水密度取1.03×103kg/m3。g取10N/kg。求：(1)最大下潜深度处的海水压强；(2)潜水艇完全潜入海水中时受到的浮力；(3)潜水艇悬浮在海水中时，水舱中充入海水的质量。突破2利用浮沉条件比较所受浮力大小例2：如图a、b、c三个实心小球，其中a与b质量相等，b与c体积相同；将三个小球放入水中静止不动时，a球漂浮、b球悬浮、c球沉底，则下列判断中正确的是（）A．它们在水中的体积关系是： B．它们的重力关系是：C．它们的密度关系是： D．它们所受的浮力关系是：【针对训练2】水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器，装有不同的液体，三个完全相同的长方体A、B、C分别放入容器的液体中，静止时的位置如图所示，三个容器的液面相平。则下列说法正确的是（）A．长方体所受浮力F浮A=F浮B=F浮CB．液体的密度ρ甲＞ρ乙＞ρ丙C．液体对容器底的压强p甲=p乙=p丙D．液体对容器底的压强p甲＜p乙＜p丙突破3阿基米德原理与浮沉条件的综合计算【2020山东滨州中考】如图所示，将边长为10cm的正方体木块，放入盛有足够多水的水槽内，待木块静止时，有的体积露出水面。（已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）木块受到的浮力大小；（2）木块的密度大小；（3）要使木块全部浸入水中，至少需对木块施加一个多大的力。【针对训练3】如图所示，边长是10cm的正方体木块A和金属球B用细线连接后刚好悬浮在水中，如图甲所示；把细线剪断待A和B静止后，木块A漂浮在水面上，露出水面的高度是4cm，已知木块A和金属球B的体积相等。求：（g取10N/kg）（1）木块A漂浮时水对木块A底部的压强；（2）木块A的密度；（3）乙图中金属球对容器底部的压力。1．如图所示是小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作的“浮沉子”。他将装有适量水的小玻璃瓶口朝下，使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上，矿泉水瓶内留有少量空气，拧紧瓶盖使其密封，用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉，松手后“浮沉子”上浮。下列说法错误的是（）A．潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同B．“浮沉子”下沉时，所受重力大于它受到的浮力C．无论怎样用力挤压矿泉水瓶侧面，“浮沉子”都不可能悬浮在水中D．松开手“浮沉子”上浮时，小玻璃瓶内上方气压增大2．分别用木头、铜、铁制成甲、乙、丙三个小球，将它们放入足够多的水中，三个小球静止时位置如图所示，以下判断正确的是（

）A．甲小球一定是空心的B．乙小球一定是空心的C．丙小球可能是空心的D．三个小球可能同时都是空心的3．如图，A、B、C三个体积相同的实心小球浸入水中，下列说法正确的是（）A．A球受的的浮力最大B．A球受的的浮力最小C．B球和C球受的浮力相等D．三球的密度关系是ρA＜ρB＜ρC4．一物块轻轻放入盛满煤油的大烧杯中，静止后有160g煤油溢出。将其轻轻放入盛满水的大烧杯中，静止后有180g水溢出。则物块在水中静止时的状态及物块的密度分别是（ρ煤油=0.8×103kg/m3，ρ水=1.0×103kg/m3）（）A．漂浮 B．下沉C．0.9g/cm3 D．1.1g/cm35．俗话说“瓜浮李沉”，是指西瓜投入水中会漂浮在水面，李子投入水中会下沉。如图，若西瓜和李子都保持静止状态，则下列各个量中，李子一定比西瓜大的是（）A．密度 B．浮力 C．质量 D．压力6．在水平桌面上有一个盛有水的容器，木块用细线系住没入水中，如图甲。将细线剪断，木块最终漂浮在水面上，且有的体积露出水面，如图乙。下列说法正确的是（）A．甲、乙两图中，水对容器底部的压强大小相等B．水和木块的密度之比为5∶2C．甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是2∶5D．甲图中容器对桌面的压力小于乙图中容器对桌面的压力7．如图所示，两个相同的烧杯中盛有不同液体，将两支相同的密度计分别放入甲、乙烧杯，当密度计静止时，两烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是（）A．甲杯中液面对应的密度计的刻度值大B．乙杯中液体对容器底的压力小C．甲、乙两杯中密度计下表面受到的压强相等D．乙杯中密度计所受的浮力小8．如图所示，水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形容器，其中甲容器内只有水，乙容器内有木块漂浮在水面上，丙容器内有一个装有铝块的平底塑料盒漂浮在水面上，塑料盒底始终与容器底平行，且塑料盒的底面积等于圆柱形容器底面积的一半，丁容器中用细线悬吊着一个实心的铝球浸没在水中。已知四个容器中的水面一样高，ρ木＝0.6×103kg/m3；ρ酒精＝0.8×103kg/m3；ρ铝＝2.7×103kg/m3，对于这一情景，有如下一些说法，其中说法正确的是（）A．向乙容器中倒入酒精后，木块底部受到的压强将增大B．甲、乙、丙、丁容器对水平桌面的压强相同C．将悬吊铝球的细线剪断后，丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受重力的大小D．将丙容器塑料盒内的铝块取出放入到水中，待塑料块和铝块稳定后，则丙容器中的液面不变9．如图所示，将边长为10cm的正方体木块放入装满水的烧杯中，木块静止时，上表面距离水面4cm，g取10N/kg，则（）A．木块受到的浮力是60NB．使木块完全浸没需要40N向下的压力C．木块底部受到水向上的压强为103PaD．当向下施加压力使木块刚好完全浸没在水中后，杯底对桌面的压强不变10．如图所示、装有水的容器静止放在水平桌面上。正方体物块M悬浮在水中，其上表面与水面平行，水对物体M竖直向下的压力F1，竖直向上的压力为F2。则下列说法中正确的是（）A．F1大于F2B．F1与F2的合力方向竖直向下C．F1与F2合力大小等于物体M受到的重力大小D．物体M受到水的作用力的合力大小等于零11．如图所示、长方形水槽中漂浮一个木球、水槽底部中央有一个三棱柱支持着，恰好处于平衡状态、则下列判断正确的是（）A．当木球偏向左侧时，水槽将向左侧偏斜B．当木球偏向左侧时，水槽将向右侧偏斜C．无论木球在何处，水槽仍可处于平衡状态D．若用一个实心铁球代替木球、则铁球无论放在何处，水槽仍处于平衡状态12．有一体积为0.1m3的冰块漂浮在水面上（ρ冰＝0.9×103kg/m3，ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg），则该冰块（）A．总重量是1×104NB．受到的浮力是9×102NC．水上部分体积占总体积的D．浸入液面以下的体积是0.8m313．如图，碗可以漂浮在水面上，也可以沉入水底，下列说法正确的是（）A．沉入水底时受到的浮力等于它的重力B．碗沉入水底时比漂浮时的浮力小C．碗沉入水底时比漂浮时的浮力大D．碗沉入水底时容器底部受到水的压强变大了14．测量液体密度的仪器叫做密度计。图甲和图乙是用自制的简易密度计测量液体密度。简易密度计是在粗细均匀木棒的一端缠绕一些铜丝做成的，将其放入盛有不同液体的两个烧杯中，它会竖直立在液体中，若铜丝的体积不计，木棒在甲、乙液体中受到的浮力大小分别为F甲和F乙，甲、乙两种液体的密度大小分别为ρ甲和ρ乙，则（）A．F甲>F乙 B．ρ甲=ρ乙 C．ρ甲<ρ乙 D．ρ甲>ρ乙15．将同一支密度计先后放入甲、乙两容器中，如图，两容器中液体的密度分别是ρA、ρB，密度计受到液体的浮力是FA、FB，则密度和浮力的关系分别是（）A．ρA>ρB；FA=FBB．ρA<ρB；FA>FBC．ρA<ρB；FA=FBD．ρA=ρB；FA>FB16．一个边长为10cm的立方体木块，细线的一端跟木块底部相连，另一端固定在容器底如图甲所示（容器高比细线与木块边长之和大得多），现向容器中慢慢加水，如图乙所示。用F浮表示木块受到的浮力，用h表示容器中水的深度。则图丙可以正确描述F浮随深度h变化的关系图像。（g取10N/kg）（1）当F浮=4N时，木块处于___________（填“漂浮”、“悬浮”或“下沉”）状态；（2）木块的密度为多少；___________（3）整个加水过程中，木块只受浮力和重力时，容器中水的深度h变化范围？___________17．将一只密度计先后放入甲、乙两容器中，如图，两容器中液体密度分别为A、B，则密度计在两液体中受到的浮力F1___________F2，两液体的密度A__________B（选填“>”“=”和“<”）。18．放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器，底面积为1×102m2，将一体积为5×104m3的木块用细线与容器底相连浸没在水中，如图甲所示。现剪断细线后，木块上浮，静止时木块有1/5体积露出水面，如图乙所示。木块的密度为______kg/m3，甲乙两图中水对容器底的压强变化了______Pa。19．一边长为10cm，密度为0.6g/cm3的正方体木块，用细线置于容器的水中，此时木块下表面到水面的距离为15cm，如图所示，求：（1）木块上表面处的压强大小；（2）细线的拉力大小；（3）细线剪断后，木块静止时，木块所受的浮力大小？20．小明利用底面积为S1小烧杯、底面积为S2大烧杯和足量的水、刻度尺等，测量小物块的密度，实验步骤如下：步骤1：如图甲所示，向小烧杯中倒入适量的水，再把小烧杯放入盛有水的大烧杯中，用刻度尺测量大烧杯中水的深度为h1。步骤2：如图乙所示，将小物块放入到小烧杯中，用刻度尺测量大烧杯中水的深度为h2。步骤3：如图丙所示，将小物块从水中取出放入到大烧杯中，用刻度尺测量大烧杯中水的深度为h3。（1）小物块的体积为V=__________。（2）小物块密度的表达式为ρ物=___________。（3）在实验步骤2和3中，将沾水的小物块放入大烧杯中，测出的金属块密度将____________。（4）小明发现在向小烧杯中倒水的过程中，小烧杯的浸入水中深度不断变大，小烧杯没入水中的深度与小烧杯内水的质量__________正比（选填“成”或“不成”）。（5）小明联想到同一艘轮船满载质量相同的货物，吃水