第四节物体的浮与沉
知识点一:物体的浮沉条件
1.鸡蛋浮沉实验:
让鸡蛋浮沉
将鸡蛋放入清水中,观察鸡蛋的浮沉情况。向杯中逐渐加盐并小心搅拌,观察鸡蛋的浮沉情况。如果往容器中加水,再次观察鸡蛋的浮沉情况。你能解释观察到的现象(如图9-17)吗?
(1)如图甲所示,把鸡蛋放入清水中,然后逐渐加盐,改变液体的 ,直至鸡蛋 至液面。
(2)鸡蛋的 力没有改变,但是鸡蛋在清水中下沉,在盐水中上浮。
2,物体浮沉条件及判断
【例1俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投投人水中会漂浮,李子投人水中会下沉(图图中李子为示意图)。关于此现象,下列说法正确的是( )
A .李子下沉过程中所受的浮力逐渐渐变小 B .西瓜所受的浮力大于李子所受的浮力
C .西瓜漂浮时所受的浮力大于自身重力 D .李子下沉过程中受到的浮力大于于自身重力
【例2】一小球所受的重力为6 N ,体积为6×107m’,将它浸没在水中时,所受浮力的大小为 N ( g 取10 N / kg ),放开手后,小球将 ;若将此小球浸没于酒精中,则小球将 (后两空填“上浮”下沉”或“悬浮”)。
知识点二:浮沉条件的应用
1.密度计
(1)工作原理:用密度计测量液体的的密度时,它所受的浮力总是 它所受的重力。
(2)特点:越靠近上端,密度计的刻度度值越小。
【例3】如图所示,将同一只密度计先后放人甲、乙两个盛有不同液体的容器器中,若两容器内的液体密度分别为 p甲、P乙 ,密度计受受到的浮力分别为 F甲、 F乙 ,则下列大小关系正确的是( )
A . p甲<P乙,F甲= F乙 B. p甲<P乙,F甲> F乙
C . p甲=P乙,F甲>F乙 p甲>P乙,F甲= F乙
2.盐水选种
把种子放入浓度适宜的盐水中,干瘪、虫蛀的种子由于其所受的浮力 其所受的重力就会上浮直至漂浮在水面上;而饱满的种子则由于其所受的浮力 受到的重力就会下沉至容器底部,这样就达到了选种的目的。
3.潜水艇
(1)工作原理:潜水艇是靠改变自身重力来实现浮沉的。
(2)工作过程:如图所示,浸没在水中的潜水艇所受到的浮力 其所受到的重力时,潜水艇处于悬浮状态;要想使潜水艇上浮,此时应将压缩空气压入压力舱将水排出一部分,此时潜水艇所受到的浮力 其所受的重力;若想使潜艇下潜,应将海水灌入压力舱,此时潜水艇所受到的浮力 其所受的重力。
4.热气球
热气球的升降与热气球的 及热气球内部气体的密度变化有关。热气球的巨大气袋中充满空气,从燃气装置中喷出的火焰加热气袋中的空气,使热气球内部的气体温度升高、密度 ,当热气球 时,热气球便上浮了。
【拓展说明】
(1)密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。
(2)悬浮与漂浮的比较
相同: F 浮= G
不同:悬浮 p 液= p 物; V 排= V 物
漂浮 p液> p物 ; V排< V 物
判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较 F 与 G 或比较 p 冻与 p 物。
【例4】如图所示是我国第一艘航空母舰"辽宁舰",某次任务中当它静止在水面上时,它受到的浮力
(填"大于""小于"或"等于")它受到的重力。当甲板上的舰载机起飞后,"辽宁舰"受到的浮力 (填"增大""减小"或"不变")。
练习题
1.实验探究物体的浮沉条件。
(1)【实验设计】在瓶子中加不同质量的水改变瓶子内水的 ,把瓶子浸没在水中,瓶子体积不变,受到的浮力 ,观察瓶子的浮沉情况。
(2)【实验现象及分析】
①把拧紧盖的空玻璃瓶浸没在水中,然后松手,瓶子向上加速运动,则浮力 重力,即处于
状态。最终瓶子 在水面上。如图甲所示,根据二力平衡条件可知,此时浮力 重力。
②如图乙所示,把装满水并拧紧盖的玻璃瓶浸没在水中,然后松手,瓶子向下加速运动,则浮力 重力,即处于 状态。
③如图丙所示,在玻璃瓶内装适量水,浸没在水中,玻璃瓶静止,则浮力 重力,即处于 状态。
【实验结论】由现象分析可知,浸没在液体中的物体,其浮沉情况取决于它所受到的 和
的大小关系。
2.用手将一个重为8N的物体全部压入水中,物体排开的水重10 N ,此时物体受到的浮力为 N;放手后物体将 (填"上浮""悬浮"或"下沉");待物体静止时所受的浮力为 N .
3.小京洗水果时,发现体积较小的橘子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底,如图所示。(将"大于""小于"或"等于"填入下列空白处)
(1)橘子排开水的体积 ,芒果排开水的体积,所以橘子受到的浮力 芒果受到的浮力。
(2)橘子受到的浮力 它受到的重力,其密度 水的密度。
(3)芒果受到的浮力 它受到的重力,其密度 水的密度。
(4)橘子的密度 芒果的密度。
4.把重为10N、密度为0.9×103kg /m3的实心物体投入水中。静止时,物体处于 (填"漂浮""悬浮"或"沉底")状态,物体所受浮力为 N ;若将该物体投入酒精中,则物体将 (填"上浮""下沉"或"悬浮")。( p 酒精=0.8×103kg/m3)
5.如图,在家庭小实验中,某同学想让沉底的鸡蛋漂浮在水面上,下列操作可行的是( )
A .向杯子中加盐 B .向杯子中加水 C .倒出少量的水 D .轻轻摇晃杯子
6.质量为1kg,体积为1.2×10-3m3的物块在足量水中静止时,物块的状态和所受浮力分别是( g 取10 N / kg )( )
A .沉底, F浮 =10N B .悬浮,F浮 =10N
C .漂浮, F浮=10N D .漂浮,F浮=12 N
7.把质量相等的两块橡皮泥分别捏成实心球状和碗状,轻轻放到水面,发现实心球橡皮泥沉到容器底部,碗状橡皮泥漂浮在水面,如图所示。则它们所受浮力的大小关系是( )
A . F球> F碗 B . F球< F碗 C . F球= F碗 D .无法判断
8.如图所示,是美丽的南极海洋冰山。冰山的实质是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析,全球气候变暖会导致冰山熔化,海平面升高。下列判断正确的是( )
A .冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力
B .冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C .冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上
D .冰山熔化一部分后排开水的体积不变
9.如图甲所示,放在水平桌面上的烧杯里盛有温度为6℃的水,小球恰好悬浮,水的密度随温度的变化如图乙所示。在烧杯四周放置大量的冰块,当烧杯内水的温度缓慢下降到0℃的过程中,若小球的体积始终不变,下列相关问题判断正确的是( )
A .小球一直悬浮 B .小球一直漂浮
C .小球受到的浮力先不变后变小 D .小球受到的浮力先变大后变小
10.(1)如图甲所示,先把鸡蛋缓慢放入盛满水的溢水杯中,鸡蛋沉底,测得溢出水的重力为G1;如图乙所示,再把同一个鸡蛋缓慢放入盛满盐水的溢水杯中,鸡蛋漂浮,测得溢出盐水的重力为G2。下列说法正确的是( )
A .鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力分别为 F1和F2,它们的关系是 F1 >F2
B .鸡蛋的体积为 C .鸡蛋的密度为ρ水 D .鸡蛋的密度为ρ盐水
(2)将一个小物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后,有72 g 的水溢出;将其取出擦干后,再轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后,有64g的酒精溢出。则小物块在水中静止时受到的浮力为 N ,小物块的密度是 g /cm3( g 取10 N / kg , p水=1.0×103 kg /m3, p 酒精=0.8g/cm3)
11.如图所示,一个体重为600N的人站在漂浮于水面的木筏上,木筏的体积为1m,木筏的密度为0.6x103 kg /m3。( p水=1.0×103 kg /m3, g 取10 N / kg )求:
(1)木筏的重力。
(2)木筏最多能承载几个人(假设每个人体重都为600 N )。
第2课时 物体的浮沉条件及应用
1.密度计可以用来测量液体的密度,使用时应让密度计在被测液体中 (填"悬浮"漂浮"或"下沉")。现将其先后放入装有不同液体的 a 、 b 两个烧杯中(液体的密度分别为 pa 和 pb ),则密度计在两烧杯中所受的浮力 Fa Fb,排开液体的质量ma ___ mb。,两液体的密度 pa Pb .(填"大于""等于"或"小于")
2.在传统农耕文化中,劳动人民一般采用"盐水选种"的方法挑选种子,下列说法正确的是( )
种子上浮过程中盐水对种子的压强变大 B .漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大 D.沉底的种子只受到重力和支持力
3.潜水艇是靠改变 来实现上浮和下潜的。如图所示,静止在 A 处的潜水艇要想到达 B 处(未露出水面),它的水舱要 (填"吸入"或"排出")一些水,潜水艇从 A 处运动到 B 处过程中,受到的浮力 。
4.中国长征18号核潜艇引领中国核潜艇新高度。在进行战备训练时,下列对该潜艇的说法中正确的是( )
A .通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉
B .在水面下匀速下潜过程中,受到的浮力增大
C .从长江潜行进入东海时,需要往水仓内注水
D .从长江潜行进入东海时,受到的浮力会变小
5.如图所示,当热气球喷火装置"喷火"时,气囊内的空气被加热并排出一部分后,气球上浮。下列关于其上浮原因的说法正确的是( )
A .加热时气囊内气体密度不变
B .气囊排开空气的重力等于自身重力
C .气囊内气体密度小于空气密度
D .气囊所受的浮力大于它排开空气的重力知识点5轮船
6.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67500 t 。( g 取10 N / kg , p 海水> P 江水)
(1)它满载时所受的浮力为 N 。
(2)它从长江驶入黄海后所受浮力 ,轮船排开液体的体积将 ,吃水深度 。(填"变大""变小"或"不变")
(3)如图是国产歼﹣15舰载机在"辽宁号"航空母舰上起飞时的情景。当飞机飞离航母后,航母所受的浮力将 。
7.宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。如图为打捞过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置船所受浮力分别为 F甲、 F 乙、 F 丙,下列判断正确的是( )
A . F甲=F乙=F 丙 B . F甲>F 乙>F 丙 C . F甲=F 乙>F 丙 D .F甲<F 乙<F 丙
8.用硬质塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型(不计进、排气管的体积),然后将模型放入水中,使其上浮或下沉。下列说法正确的是( )
A .当模型漂浮于进、排气管水面时,它受到的浮力小于重力
B .向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,模型将下沉
C .从瓶中抽气时,模型会下沉,它受到的浮力将变小
D .让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加后减少
9.某大学科研团队研制了一款无人潜航器,如图甲所示,其体积可通过从内部油舱向外部油囊压入油量的多少来改变,从而实现浮沉。( p 煤油=0.8×103 kg /m3, g 取10N/ kg , P 海水≈1.0×103 kg /m3)请分析解答下列问题:
(1)将潜航器从空中缓慢下放至水下,缆绳的拉力 F 随下降的高度 h 变化规律如图乙所示。则潜航器的体积是多少?(油囊没有充油,不计水的阻力)
(2)解开缆绳后潜航器下潜至海底,若想使潜航器上浮,至少要向油囊压入多少千克的煤油?(忽略煤油因水压导致的体积变化)
10.科技制作活动中,小明将金属夹夹在吸管一端使其密闭,制成简易密度计,如图所示。为了给密度计标刻度,他将密度计分别放入水和煤油中,密度计均竖直漂浮,吸管露出液面的长度为 d 。密度计在水中时 d 为12 cm ,浮力大小为 F1;在煤油中时 d 为10 cm ,浮力大小为F2,则 F1 (填">""<"或"=")F2。若将密度计放入密度为1.25g/ cm3 的液体中,则 d 为 cm 。( p 水=1.0 g / cm3 、 p 煤油=0.8 g /cm3)
答案
知识点一
1.(1)密度 漂浮 (2)重 2.上浮 > > 下沉 < < 漂浮:= > >
悬浮: = = = 沉底 = < =
【例1】 B
【例2】6 悬浮 下沉
知识点二
1.(1)等于
【例3】 A
2.大于 小于 3.(2)等于 大于 小于
4.体积 减小 内部气体的密度比其外部气体的密度小到一定程度
【例4】等于 减小
练习题
第1课时物体的浮沉条件
(1)重力 不变 (2)①大于 上浮 漂浮 等于 ②小于 下沉 ③等于 悬浮
(3)重力 浮力 2.10 上浮 8 3.(1)小于 小于 (2)等于 小于 (3)小于 大于 (4)小于 4.漂浮 10 下沉 5.A 6.C 7.B 8.C 9.C 10.(1)B (2)0.72 0.9
11.解:(1)GA= mg =600kg×10N/ kg =6000N
(2)最多可以载6人。
第2课时浮沉条件的应用
漂浮 等于 等于 大于 2.C 3.自身重力 排出 不变 4.C 5.C 6.增加
(1)6.75×108 (2)不变 变小 变小 (3)变小 7.B 8.D
9.(1)0.45 m
(2)40 kg
10.= 13.6