物体的沉浮条件.doc

§ 8.6 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浮二「液gV排，物体重力G物二「物gV物，又因为是全部浸入， V排二V物，于是有：F浮〉G，必有P液a P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浮二G ；下沉的最终结果是物体沉底， F浮■ F支二G）个E支2. 物体沉浮条件的应用:（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 “空心”办法，增大体积从而增大浮力，使物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，也是根据这一道理甲 乙（2）轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理：一 ①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浮二G排水=m排水g = 0船■ G货）② 潜水艇：钢铁制造的潜水艇也是“空心”的，在水中时 V排水 船不变，则浮力不变，潜水艇的上浮、下潜和悬浮是通过对水舱充水和排水，达到改变自身的重力而实现的③ 气球和飞艇:利用密度小于空气的氢气或氦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④ 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浮二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浮二，液gV排二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08 1 03kg/m3典型例题】例1.如图所示，边长为10厘米的实心正方体木块，它的密度 "木为06 103千克/ 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）木块的体积V 木= =_（2）木块的质量和重力m 木= = =kgG 木= = =N（3）木块在水中所受浮力的大小•••物体漂浮= =N（4）水对木块下底面的压力 由浮力的实质可知 F下= =N（5）水对木块下底面的压强p 下= = =Pa（6）木块下底面在水中的深度h 下= = =（7）木块浸在水中的体积V排=3 3 _3分析与解：(1) a ; (°1m) ； 1 10(2)「木V木；06 1 03kg/m3 10；m3； 0.6 m木 g ； 0.6kg 10N / kg ； 6(3)F浮；G木；(4)F浮F上；6N；6 10(5)(6)0.01m23 3 ；0.06■g 1.0 103 kg/m3 10N/kg2Sh下 ； 001 m 006m； 0.00066 102 Pa（7）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 C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 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 4.5N'球=▼球=g% (g 取 eN/kg)「球=10N/kg 0.5 10-3m3 = 0.9X io3kg/m3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浮=G物+G氢，即p空gV球=m物g+ p氢gV球代入数据解得V球=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‘2的关系，有 ( )A. 浮力增大，：'1 = :'2 B.浮力减小，:'1 = :'2C.浮力不变，:?1 ＞「2 D.浮力不变，:?1 V 显分析与解：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；?1gV1 - 2gV，由于 V1 : V2，所以叫 r2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， 它受到的浮力和重力互相平衡，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？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 而潜水艇的体积是不变的，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 p 1和P 2的液体中，如图比较两种液体的密度乙它浮在不同液体中， 它是浮体，由于它本身甲分析与解：密度计是测定液体密度的仪器受到的重力不变，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 G物的部分较多解：F浮i=F浮2=Gp igV 1= p 2gV2•/ Vl>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，则表示这种液体的密度是水的密度的1.6倍，它的密度则是 1.6X 103千克/米3模拟试题】(答题时间：60分钟)一.填空题1. 一热气球静止在空中，已知气球和物体总质量为 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 N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 卩液 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 卩物时，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1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 < 卩海水），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7 811. 一艘轮 船自重为5 10牛，最大载货 量为13 10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10牛/千克）如果 卸下4 X 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.二.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。