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第3节物体的浮沉条件及应用体验物体的浮沉活动:准备烧杯、鲜鸡蛋、盐、清水来探究物体的浮沉。活动1:把一枚鲜鸡蛋放入清水中,观察现象。活动2:逐渐向清水中加入盐,观察现象。(1)鲜鸡蛋放入清水中会。(2)当向清水中加入一定量的盐后,会发现鸡蛋。提示:(1)下沉(2)上浮1.物体的浮沉条件是什么?2.轮船、潜水艇、气球和飞艇的原理是什么?探究1探究物体的浮沉条件结合“体验”,对浸没在液体中的物体进行受力分析,思考以下问题:1.如图,画出浸在液体中的物体所受力的示意图。提示:浸没在液体中的物体受到两个力的作用,竖直向下的重力和竖直向上的浮力。两个力的受力物体都是浸在液体中的,所以作用点应画在物体的重心。参考答案:如图所示2.当浮力大于重力时,物体的运动状态如何变化?。这种状态是,最后会在水面。提示:当浮力大于重力时,两个力的合力方向竖直向上,故物体会向上运动,此时我们称物体处于上浮状态。物体浮出液面后,V排减小,F浮减小,当F浮=G时,合力等于零,物体最终漂浮。参考答案:物体向上运动上浮漂浮3.当浮力小于重力时,物体的运动状态会如何变化?。这种状态是。提示:当浮力小于重力时,两个力的合力方向竖直向下,故物体会向下运动,此时我们称物体处于下沉状态。参考答案:物体向下运动下沉4.当浮力等于重力时,物体的运动状态会变化吗?。这种状态是。提示:当浮力等于重力时,两个力的合力为零,故物体会静止在液体中,这种状态称为悬浮。参考答案:不变化悬浮5.将物体完全浸没在液体中,结合图和物体的浮沉条件,分析当物体上浮、悬浮、漂浮时,物体密度与液体密度的关系。(1)当物体完全浸没在液体中时,V排V物。(2)根据F浮=ρ液gV排和G物=ρ物gV物,分析:①浮力大于重力时,液体密度物体密度,物体。②浮力小于重力时,液体密度物体密度,物体。③浮力等于重力时,液体密度物体密度,物体。提示:由于浸没在液体中的物体V排=V物,根据公式F浮=ρ液gV排和G物=ρ物gV物可知,物体的浮沉情况可以用物体的密度和液体密度的大小来描述。当浮力大于重力时,ρ液gV排ρ物gV物,则液体密度大于物体密度,物体上浮;当浮力小于重力时,ρ液gV排ρ物gV物,液体密度小于物体密度,物体下沉;当浮力等于重力时,ρ液gV排=ρ物gV物,液体密度等于物体密度,物体悬浮。参考答案:(1)=(2)①大于上浮②小于下沉③等于悬浮探究2浮力的应用查阅资料,了解轮船、潜水艇、热气球的工作原理,思考以下问题:1.制成轮船的材料的密度大于水,为什么还能漂浮在水面上?提示:制造轮船时,有很大一部分是空心的,这样可以增大排开液体的体积,增加轮船受到的浮力,当受到的浮力等于轮船重力时,轮船就漂浮在水面上。参考答案:轮船是用“空心”的办法来增大浮力的,使浮力等于船和货物的总重来实现漂浮。2.潜水艇采用什么方法实现下潜、悬浮或上浮的?提示:潜水艇水舱中的水不断改变,使潜水艇的重力不断发生变化,当浮力和重力满足不同的关系时,就会下潜、悬浮或上浮。参考答案:潜水艇依靠改变自身重力来实现在水中的浮沉。3.气球里为什么充密度小于空气的气体?提示:物体在气体中也受到浮力的作用,且浮力的大小等于排开气体的重力,要使气球上浮,气球受到的浮力要大于气球本身的重力,故里面充有的气体的密度应小于空气的密度。参考答案:使气球受到的浮力大于气球受到的重力。4.盐水选种的原理是什么?提示:根据物体的浮沉条件,物体密度和液体密度的大小不同时,因为不同种子的饱满程度不同,种子的密度不同,饱满的种子密度大,大于盐水密度,会下沉。瘪的种子密度小,小于盐水的密度,会上浮,漂浮在水面。参考答案:不同的种子饱满程度不同,饱满的种子密度大,下沉,瘪的种子密度小,漂浮在盐水水面上。一、物体的浮沉条件上浮下沉漂浮悬浮F浮__GF浮__GF浮__GF浮__G实心体ρ液__ρ物ρ液__ρ物ρ液__ρ物V排__V物ρ液__ρ物V排__V物处于动态(运动状态不断改变),受力不平衡是“上浮”过程的最终状态可以停留在液体的任何深度处处于静态,受平衡力作用====二、物体浮沉条件的应用1.轮船:(1)采用空心的办法,增加_____________,增大受到的浮力。(2)排水量:轮船按设计的要求满载时_____________。2.潜水艇:靠水舱充水、排水改变_________来实现上浮和下沉。3.气球和飞艇:里面充的气体密度_____空气密度,使气球飘在空中。排开水的体积排开水的质量自身重力小于考点物体浮沉条件的应用【典例】(2013·鄂州中考)一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有76g水溢出;将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有64g酒精溢出。已知酒精的密度是0.8×103kg/m3,则物块在水中的状态及物块的密度是()A.悬浮,1.0×103kg/m3B.漂浮,0.95×103kg/m3C.下沉,1.2×103kg/m3D.漂浮,0.90×103kg/m3【思路导引】解答本题的关键是根据排开液体的质量判断物体在液体中的浮沉状态。【精讲精析】选B。本题考查物体的浮沉状态和阿基米德原理。根据阿基米德原理F浮=G排=m排g=ρ液gV排,物块排开水的体积物块排开酒精的体积由数据可知,排开酒精的体积大于排开水的体积,故物块一定漂浮在水面上,此时受到的浮力等于物块的重力,而物块在酒精中受到的浮力小于在水中受到的浮力,故物块在酒精中受到的浮力小于物块的重力,故下沉,此时物块的体积等于排开酒精的体积,即V物=80cm3,物块的质量等于排开水的质量m=76g,故物块的密度=0.95g/cm3=0.95×103kg/m3。33m76gV76cm,1g/cm排水水33m64gV80cm,0.8g/cm排酒精酒精3m76gV80cm物【方法归纳】物体浮沉条件的应用(1)判断物体浮沉的两种方法：①比较物体重力(G物)和所受浮力(F浮)的大小。②比较物体密度ρ物和液体密度ρ液的大小。(2)通过物体的浮沉状态判断物体的重力和浮力的大小关系或ρ物和ρ液的大小关系。1.一个鸡蛋沉没在一杯清水里,选择下列添加物(足量)加入杯内的水中,经搅拌后,最终可使鸡蛋浮起来的是()A.水B.食盐C.酒精D.食用油【解析】选B。本题考查物体的浮沉条件。如果使鸡蛋浮起来,鸡蛋受到的浮力应该大于鸡蛋的重力,因鸡蛋的重力无法改变,所以只能通过改变浮力来实现,又因浮力的大小与液体密度有关,在V排相同的情况下,液体密度越大,浮力越大。故选B。2.(2013·宜昌中考)两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉。比较松手时两者所受的浮力()A.木块受的浮力大B.石块受的浮力大C.两者受的浮力一样大D.条件不足,无法比较【解析】选B。本题主要考查影响浮力大小的因素。在同种液体中,物体排开液体的体积越大,它受到的浮力越大。大石块虽然在水中是沉下去的,但由于它排开水的体积大,所以受到的浮力也大。3.关于潜水艇的上浮和下沉,下列说法正确的是()A.潜水艇是通过改变自身重力达到上浮和下沉的B.潜水艇是通过改变浮力达到上浮和下沉的C.潜水艇下沉越深,所受浮力越大D.潜水艇浮出水面的过程中,所受浮力不变【解析】选A。本题考查潜水艇的浮沉原理。潜水艇两侧有水舱,通过往水舱中充水或向外放水来改变自身重力,从而实现上浮和下沉,故A正确;当潜水艇浸没在水中时,排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知,它受到的浮力也不变,故B错误;潜水艇受到的浮力跟浸没在水中的深度无关,故C错误;潜水艇浮出水面的过程中,排开水的体积越来越小,受到的浮力越来越小,故D错误。4.(2013·滨州中考)某物理兴趣小组在研究物体沉浮条件时做过一个小实验,他们将一土豆放入水槽中发现其在水中悬浮,然后将几枚大头针完全插入土豆中后发现土豆()A.下沉B.上浮C.悬浮D.漂浮【解析】选A。本题考查对物体浮沉条件的理解。根据物体的浮沉条件,悬浮在水中的土豆,所受的浮力等于土豆的重力,而在土豆上完全插入大头针时,土豆的重力增大,土豆排开水的体积没有变化,由F浮=ρ液gV排知,土豆受到的浮力不会变化,那么土豆受到的重力将大于受到的浮力,土豆会下沉。5.(2012·南昌中考)浸在水中的苹果受到竖直的浮力,浮力的大小等于苹果排开的所受的重力。物体的沉浮取决于物体所受的与的大小关系。【解析】本题考查阿基米德原理、物体的浮沉条件。根据阿基米德原理,浸在液体中的物体会受到液体竖直向上的浮力的作用,浮力的大小等于排开的液体受到的重力;当物体受到的浮力大于重力时会上浮;当物体受到的浮力等于重力时将会处于悬浮或漂浮状态,当物体所受浮力小于重力时将会下沉。答案:向上水浮力重力6.(2013·菏泽中考)如图所示,中国“辽宁号”航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰,舰长304m、舰宽70.5m,满载时排水量达67500t(排水量是指排开水的质量)。(1)它满载时所受的浮力为N(取g=10N/kg)。(2)2012年9月25日,该舰正式加入中国海军序列。2012年11月23日,中国航母舰载机“歼-15”着舰成功。当舰载机着舰后,浮力将(选填“不变”“变小”或“变大”)。【解析】本题考查浮力的计算及浮沉条件。(1)排水量是航空母舰排开水的质量,排开的水所受的重力G=mg=67500×103kg×10N/kg=6.75×108N,航空母舰漂浮在水面上,重力与浮力大小相等,所以满载时所受的浮力为6.75×108N。(2)航空母舰漂浮在水面上,所受重力与浮力相等。“歼-15”着舰成功后,航空母舰与舰载机总重力变大,所以浮力变大。答案:(1)6.75×108(2)变大7.刚倒入玻璃杯中的雪碧会产生很多小气泡。此时,将一些葡萄干加入杯中,有些葡萄干会沉入杯底。不久,这些葡萄干表面因吸附足够的小气泡,受到的浮力重力,从而上浮;上浮到液面后,由于小气泡破裂,导致它们受到的浮力重力,于是又沉入杯底。【解析】葡萄干的浮沉取决于它的重力和浮力的大小关系。当它受到的浮力大于重力时,它就会上浮;当它受到的浮力小于重力时,它就会下沉。答案:大于小于8.(2013·重庆中考)2013年5月12日是母亲节,小明陪父母一起去商场,想送给母亲节日礼物,在商场中妈妈看上了既美观又实用的茶几鱼缸,如图甲所示。现将该鱼缸放在水平地面上,已知鱼缸内的底面积是0.8m2,所装水的深度为0.5m。一条质量为100g的金鱼悬浮在鱼缸水中,如图乙所示。(1)金鱼受到的浮力是多大?(2)水对鱼缸底部的压力是多大?【解析】(1)因为金鱼悬浮,所以它受到的浮力等于总重力:F=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N(2)水对鱼缸底部的压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa水对鱼缸底部的压力为F'=pS=5×103Pa×0.8m2=4×103N答案:(1)1N(2)4×103N找找你容易错在哪里？“有毒胶囊”事件发生之后,人们更加关注药物的正确服用方法。其实我们生活中有些习惯和做法不一定是正确的。例如,我们服用药物时,往往都是仰脖儿下咽。有人发现:服用胶囊类药物时,仰脖儿服用时水顺利下咽,胶囊药物却经常留在口中,而略低头服用,药物和水反而容易一起下咽。请用浮力的知识解释这种现象。【学生自答】因为胶囊类药物的包皮在浸湿以后变得粘性较大,所以难以下咽。【教师点评】①没有学会运用所学的物理知识思考、解答物理问题。②如果是因为变粘的原因,为什么略低头服用,药物和水容易下咽。③胶囊类药物平均密度小于水的密度,在水中会漂浮。【正确答案】胶囊类药物平均密度小于水的密度,在水中会漂浮。仰脖儿服用时,药物离食道口远,不容易进入食道口,容易留在口中;而低头服用时,药物离食道口近,所以更容易下咽。