物體的浮沉條件物體浮沉條件的應(yīng)用
1. 浮沉現(xiàn)象(1)物體上浮，最終漂浮在液面上；(2)物體懸浮，可以靜止在液面下任何位置；(3)物體下沉，最終沉入液體底部。
2. 物體的浮沉條件(1)物體的浮沉取決于浮力與重力的大小關(guān)系
(2)物體的浮沉與密度的關(guān)系
特別提示證明：由于物體浸沒在液體中，故V排=V物，物體的重力G物=ρ物gV物，物體所受的浮力F浮=ρ液gV 排。1. 若ρ物F浮，故物體會(huì)下沉。
①浸沒在液體中的物體，若ρ 物ρ 液，物體將下沉。
[中考·廣東] 游泳時(shí)戴游泳圈是防止溺水的有效方法。質(zhì)量為50 kg 的小蓉戴游泳圈后，能靜靜地漂浮在水面上，如圖1 所示。游泳圈對(duì)她的作用力大小最符合實(shí)際的是( )A. 5 000 N B. 500 N C. 50N D. 5N
1-1.[中考·涼山州] 甲、乙、丙是由不同材料制成的質(zhì)量相等的實(shí)心球，把它們投入水中靜止后，甲球漂浮、乙球懸浮、丙球沉底，則它們受到浮力的情況是( )A. 三球浮力相同B. 甲球浮力最小C. 乙球浮力最小D. 丙球浮力最小
1-2.[中考·宜昌] 如圖所示，重為0.5 N 的雞蛋漂浮在裝有淡鹽水的玻璃杯中，雞蛋受到的浮力是______N，若再往玻璃杯中加鹽，雞蛋受到的浮力將______(填“變大”“不變”或“變小”)。
1. 浮力的改變方法(1)增大浮力的方法①增大液體(或氣體)的密度；②增大物體排開液體(或氣體)的體積。(2)減小浮力的方法①減小液體(或氣體)的密度；②減小物體排開液體(或氣體)的體積。
2. 輪船(1)原理：空心法。把密度大于水的鋼鐵制成空心的，使其排開更多的水，增大可以利用的浮力，從而漂浮在水面上。(2)排水量①表示輪船的大??；②排水量是輪船按照設(shè)計(jì)要求滿載時(shí)排開水的質(zhì)量。
警示誤區(qū)輪船的排水量指輪船按設(shè)計(jì)要求滿載貨物時(shí)排開水的質(zhì)量，是一定的，不變的。輪船空載或載貨不滿時(shí)，排開水的質(zhì)量不能叫輪船的“排水量”。
深度理解滿載航行的輪船，其排水體積也會(huì)發(fā)生變化。輪船在海里和河里航行時(shí)始終是漂浮的，浮力F浮始終等于重力G，保持不變。由于河水密度小于海水密度，由公式F浮=ρ液gV排知，輪船在海水中排開海水的體積小。
3. 潛水艇(1)原理：通過改變自身重力的方法來實(shí)現(xiàn)上浮和下潛。(2)理解：潛水艇浸沒在水中潛航時(shí)，浮力F浮不變。向水艙中注水，則自重G 變大，當(dāng)G>F浮時(shí)將下潛；向外排水，則自重G 變小，當(dāng)F浮>G 時(shí)將上浮。
4. 氣球和飛艇(1)原理：充入密度小于空氣的氣體(或熱空氣)，利用空氣浮力來升空。(2)理解：若氫氣球和氦氣球放出氣球內(nèi)的一部分氣體，其排開空氣的體積變小，浮力F浮變小，當(dāng)G>F浮時(shí)氣球?qū)?huì)降落；對(duì)于熱氣球，停止加熱，則其排開空氣的體積變小，浮力F浮變小，當(dāng)G>F浮時(shí)氣球?qū)?huì)降落。飛艇的降落與氣球類似。
5. 密度計(jì)(1)作用：測(cè)定液體的密度。(2)原理：根據(jù)物體漂浮時(shí)受力平衡及阿基米德原理制成。當(dāng)物體漂浮在液體表面時(shí)，液體對(duì)物體的浮力F 浮與物體所受的重力G 物二力平衡，即F 浮= G 物，所以，對(duì)于質(zhì)量一定的物體，G 物= F 浮= ρ 液gV 排是一個(gè)定值，因此，液體的密度越大，物體排開液體的體積就越小；
反之，液體的密度越小，物體排開液體的體積就越大。密度計(jì)就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。(3)刻度特點(diǎn)：上小下大，刻度不均勻。密度計(jì)在任何液體中都是漂浮的，浮力F浮始終等于其重力G，保持不變。
為應(yīng)對(duì)周邊國家對(duì)我國南海固有領(lǐng)土的不斷挑釁，“中國海監(jiān)83 號(hào)船”啟程奔赴南海維權(quán)。該船滿載時(shí)船的總質(zhì)量為4 000 t，若海水的密度取ρ=1 .0 × 103 kg/m3，g取10 N/kg ，則該船滿載時(shí)受到的浮力為 _________N。
解題秘方：根據(jù)輪船在海面上“漂浮”這一條件計(jì)算浮力。
解析：輪船漂浮，則受到的浮力F 浮= G 滿載= m 滿載g=4000 × 103 k g×10N/k g = 4 × 107N。
方法技巧：當(dāng)輪船滿載航行時(shí)，有F 浮=G 總，而F 浮=m 排g，G 總=m 船g+m 貨g，則m 排=m 船+m 貨，即輪船的排水量等于船自身質(zhì)量與滿載的貨物的質(zhì)量之和。
2.我國自主研制的亞洲第一深水導(dǎo)管架“?；惶?hào)”質(zhì)量為3 萬噸，將“?；惶?hào)”裝上大型駁船時(shí)，駁船因載有“海基一號(hào)”而多排開海水的質(zhì)量( )A. 等于3 萬噸B. 大于3 萬噸C. 小于3 萬噸D. 都有可能
正在訓(xùn)練的我國某型號(hào)核潛艇由漂浮下潛至海面下某深度，該過程中，潛艇水艙應(yīng)該______(填“充水”或“排水”)，它受到的浮力變化情況為___________ (填“變大”“變小”“先變大后不變”或“先變大后變小”)。
解題秘方：根據(jù)潛水艇的原理及物體的浮沉條件解題。
解析：潛水艇靠自身水艙的充水和排水，來改變自身的重力，從而改變重力與浮力的大小關(guān)系，實(shí)現(xiàn)上浮和下潛。潛水艇漂浮時(shí)，浮力等于重力；當(dāng)水艙充水，潛水艇重力變大，大于其所受浮力時(shí)，潛水艇下潛。潛水艇由漂浮下潛過程中，其排開水的體積逐漸增大，當(dāng)其浸沒后，其排開水的體積不變，由阿基米德原理可知，其受到的浮力先變大后不變。
3.物理知識(shí)在生活中有廣泛應(yīng)用。潛水艇是靠改變_________來實(shí)現(xiàn)沉浮的，當(dāng)潛水艇在海水中勻速下沉?xí)r，其受到的浮力______ (填“變大”“不變”或“變小”)。
[多選]在熱氣球下方開口處燃燒液化氣，使熱氣球內(nèi)部氣體溫度升高，熱氣球開始離地，徐徐升空過程中，下列表述正確的是( )A. 氣球內(nèi)的氣體密度變小，所受重力也變小B. 氣球內(nèi)的氣體密度不變，所受重力也不變C. 氣球所受浮力變大D. 氣球所受浮力不變
解題秘方：氣體密度可利用公式 分析或根據(jù)密度的影響因素判斷，氣球所受浮力利用阿基米德原理F 浮=ρ 空氣gV 分析。
解析：熱氣球內(nèi)部氣體溫度升高，體積增大，部分空氣跑到氣球外部，故氣球內(nèi)的空氣密度減小，使氣球整體所受重力G 減小；由阿基米德原理F 浮=ρ 空氣gV 知浮力不變，當(dāng)F浮>G 時(shí)氣球升空。
4.[ 中考·成都節(jié)選] 如圖是我國自主研發(fā)的“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇，其內(nèi)部有兩個(gè)氣囊，主氣囊內(nèi)充滿氦氣(密度小于空氣)，副氣囊內(nèi)充有空氣。當(dāng)駐空的浮空艇要上浮時(shí)，排出副氣囊內(nèi)的部分空氣，使浮空艇受到的重力______浮力，實(shí)現(xiàn)上浮。
[中考·北京] 測(cè)量工具為我們的工作和生活帶來了極大的便利，而成功制作測(cè)量工具需要科技人員的創(chuàng)造性勞動(dòng)。小慧想通過自制密度計(jì)，體驗(yàn)動(dòng)手與動(dòng)腦相結(jié)合的勞動(dòng)過程。她在粗細(xì)均勻的木棒的一端纏繞一些細(xì)銅絲，制成簡易密度計(jì)( 未標(biāo)刻度)。
該密度計(jì)放在水和酒精中時(shí)均豎直漂浮，露出液面的長度用L 表示(如圖3 所示)，已知酒精的密度為0.8 g/cm3，水的密度為1.0 g/cm3。為了給簡易密度計(jì)標(biāo)刻度，小慧將該密度計(jì)放入酒精中，密度計(jì)靜止時(shí)L 為6 cm，她在密度計(jì)上距頂端6 cm 處標(biāo)記刻度線，該刻度線對(duì)應(yīng)的密度值為0.8 g/cm3。
小慧將該密度計(jì)放入水中，密度計(jì)靜止時(shí)L 為8 cm，她在密度計(jì)上距頂端8 cm 處標(biāo)記刻度線，該刻度線對(duì)應(yīng)的密度值為1.0 g/cm3。利用上述數(shù)據(jù)，可計(jì)算出該密度計(jì)上對(duì)應(yīng)密度值為1.25 g/cm3 的刻度線到密度計(jì)頂端的距離為( )A.9.2 cm B.9.6 cm C.10 cm D.10.4 cm
解析：密度計(jì)漂浮在三種液體表面，所受浮力相等，均等于密度計(jì)自身的重力；設(shè)密度計(jì)所用木棒的橫截面積為S，總長為L0，則有F浮酒精=F 浮水，0.8 g/cm3gS(L0－6 cm)=1.0 g/cm3gS(L0－8 cm)， 解得L0=16 cm； 且F 浮水=F 浮液，1.0 g/cm3gS(16－8)cm=1.25 g/cm3gS(16－L′)cm，解得：L′=9.6 cm。
5.[中考· 揚(yáng)州] 利用塑料筆芯自制密度計(jì)，同款的新筆芯和用了一半油墨的舊筆芯應(yīng)該選用______________________。將所選筆芯放入水中， 它能________漂浮在水中，在筆芯上標(biāo)出水面的位置A；將筆芯放入酒精中，仍可漂浮，標(biāo)出液面的位置B，如圖5 所示。
該筆芯漂浮在水中和酒精中時(shí)受到的浮力大小________。已知水的密度ρ 1=1.0 g/cm3， 酒精的密度ρ 2=0.8 g/cm3， 若筆芯漂浮在密度為ρ 3=0.9 g/cm3 的液體中，則液面對(duì)應(yīng)的位置可能是 ________(填“C”或“D”)。
易錯(cuò)點(diǎn) 不判斷浮沉狀態(tài)，直接利用F ?。?ρ 液gV 排算浮力例6 把體積為2 0 0 cm3、重為1 .2 N 的物體放入水中，已知水的密度ρ 水=1.0 × 103 kg/m3，g 取10 N/kg，當(dāng)物體靜止時(shí)所受的浮力大小為( )A. F浮=1.2 N B. F?。?1.2 NC. F浮=2 N D. F浮＞ 2 N
診誤區(qū)：對(duì)于浸在液體中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)未知的物體，計(jì)算其浮力時(shí)，一定要先判斷其浮沉狀態(tài)，再利用阿基米德原理或浮沉條件求浮力。

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第七節(jié) 物體的浮沉條件及其應(yīng)用

版本： 北師大版（2024）

年級(jí)： 八年級(jí)下冊(cè)（2024）

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