第3节 物体的浮沉条件及应用
教材任务驱动
任务一 物体的浮沉条件
上浮 下沉 悬浮 漂浮
F浮 > G F浮 < G F浮 = G F浮 = G
ρ液 > ρ物 ρ液 < ρ物 ρ液 = ρ物 ρ液 > ρ物
释疑点 漂浮与悬浮的“同”与“不同”
“同”:两种情况下物体都处于平衡状态,F浮=G物;
“不同”:“悬浮”时物体全部浸入,V排=V物,ρ物=ρ液;
“漂浮”时物体部分浸入,V排任务二 浮力的应用
1.轮船:
(1)原理:采用“ 空心 ”方法增大可利用的浮力。
(2)排水量:表示轮船的大小,是指轮船装满货物时排开水的 质量 。
2.潜水艇的原理:靠改变 自身重力 实现上浮或下潜。
3.气球和飞艇:球内或艇内充入密度 小于 空气的气体。
释疑点 物体浮沉状态改变的两种思路
(1)重力不变时,改变物体所受的浮力。
(根据F浮=ρ液gV排可知,可改变ρ液,亦可改变V排)
(2)所受浮力不变时,改变物体的重力。
典题疑难突破
考点一物体的浮沉条件
【典题1】(2023·永州中考)将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两种不同的液体中,如图所示,鸡蛋在甲液体中悬浮,在乙液体中沉底且对容器底有压力。比较甲、乙液体的密度ρ甲、ρ乙和鸡蛋在甲、乙液体中受到的浮力F甲、F乙的大小关系,下列判断正确的是 (B)
A.ρ甲<ρ乙 B.ρ甲>ρ乙
C.F甲=F乙 D.F甲技法点拨 据条件,看状态,析浮沉
(1)浮沉条件的两个分析角度:
①比较浮力和重力的大小;
②比较液体密度和物体密度的大小关系。
(2)物体浮沉状态受力关系或密度关系。
【变式1】(2024·佛山质检)小明帮妈妈洗菜时发现,放在盆中的茄子浮在水面如图甲所示,而土豆沉在盆底如图乙所示,他用所学的物理知识对此现象作出一些分析,其中正确的是 (D)
A.茄子受到的浮力小于它受到的重力
B.茄子的密度大于土豆的密度
C.放入土豆前后水对盆底的压强不变
D.土豆排开水的重力小于自身的重力
【变式2】(2024·淮南质检)学习了浮力的知识之后,某兴趣小组用鸡蛋和盐水探究浮力的大小,如图所示。实验中测得鸡蛋的质量为55 g,体积为50 cm3,将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯中,鸡蛋的状态如图甲所示;逐渐将食盐溶解在水中,某一时刻鸡蛋恰好处于如图乙所示状态;继续向水杯加食盐溶解,最终鸡蛋静止在如图丙所示的位置。(g取10 N/kg)
(1)实验中,当鸡蛋恰好处于图乙所示的位置时,此时盐水的密度是 1.1×103 kg/m3;
(2)实验中,当鸡蛋处于图丙所示的位置时,此时鸡蛋受到的浮力为 0.55 N。
考点二浮力的应用
【典题2】(2023·泰州中考)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 (D)
A.当模型漂浮于水面时,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
技法点拨 题目中只要是提到轮船、舰艇、潜艇等,就存在潜在信息,一定是处于漂浮状态,受到的浮力等于重力。
【变式3】(2023·云南中考)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 = (选填“>”“<”或“=”)F2。若将密度计放入密度为1.25 g/cm3的液体中,则d为 13.6 cm。(ρ水=1.0 g/cm3,ρ煤油=0.8 g/cm3)
规避雷区
易错点 不能根据浮沉状态求浮力
【易错题】将一个密度为0.9×103 kg/m3实心小球,分别轻轻放入装满水和装满酒精的烧杯中(水和酒精足够多),酒精的密度为0.8×103 kg/m3。则静止时实心小球在水和酒精中受到的浮力之比为 9∶8 。
【纠错】
小球放入液体中时先判断其浮沉状态,漂浮或悬浮时浮力等于重力,即F浮=G球;沉底时浮力小于重力,则F浮=ρ液gV排。第3节 物体的浮沉条件及应用
教材任务驱动
任务一 物体的浮沉条件
上浮 下沉 悬浮 漂浮
F浮 G F浮 G F浮 G F浮 G
ρ液 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物
释疑点 漂浮与悬浮的“同”与“不同”
“同”:两种情况下物体都处于平衡状态,F浮=G物;
“不同”:“悬浮”时物体全部浸入,V排=V物,ρ物=ρ液;
“漂浮”时物体部分浸入,V排任务二 浮力的应用
1.轮船:
(1)原理:采用“ ”方法增大可利用的浮力。
(2)排水量:表示轮船的大小,是指轮船装满货物时排开水的 。
2.潜水艇的原理:靠改变 实现上浮或下潜。
3.气球和飞艇:球内或艇内充入密度 空气的气体。
释疑点 物体浮沉状态改变的两种思路
(1)重力不变时,改变物体所受的浮力。
(根据F浮=ρ液gV排可知,可改变ρ液,亦可改变V排)
(2)所受浮力不变时,改变物体的重力。
典题疑难突破
考点一物体的浮沉条件
【典题1】(2023·永州中考)将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两种不同的液体中,如图所示,鸡蛋在甲液体中悬浮,在乙液体中沉底且对容器底有压力。比较甲、乙液体的密度ρ甲、ρ乙和鸡蛋在甲、乙液体中受到的浮力F甲、F乙的大小关系,下列判断正确的是 ( )
A.ρ甲<ρ乙 B.ρ甲>ρ乙
C.F甲=F乙 D.F甲技法点拨 据条件,看状态,析浮沉
(1)浮沉条件的两个分析角度:
①比较浮力和重力的大小;
②比较液体密度和物体密度的大小关系。
(2)物体浮沉状态受力关系或密度关系。
【变式1】(2024·佛山质检)小明帮妈妈洗菜时发现,放在盆中的茄子浮在水面如图甲所示,而土豆沉在盆底如图乙所示,他用所学的物理知识对此现象作出一些分析,其中正确的是 ( )
A.茄子受到的浮力小于它受到的重力
B.茄子的密度大于土豆的密度
C.放入土豆前后水对盆底的压强不变
D.土豆排开水的重力小于自身的重力
【变式2】(2024·淮南质检)学习了浮力的知识之后,某兴趣小组用鸡蛋和盐水探究浮力的大小,如图所示。实验中测得鸡蛋的质量为55 g,体积为50 cm3,将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯中,鸡蛋的状态如图甲所示;逐渐将食盐溶解在水中,某一时刻鸡蛋恰好处于如图乙所示状态;继续向水杯加食盐溶解,最终鸡蛋静止在如图丙所示的位置。(g取10 N/kg)
(1)实验中,当鸡蛋恰好处于图乙所示的位置时,此时盐水的密度是 kg/m3;
(2)实验中,当鸡蛋处于图丙所示的位置时,此时鸡蛋受到的浮力为 N。
考点二浮力的应用
【典题2】(2023·泰州中考)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
技法点拨 题目中只要是提到轮船、舰艇、潜艇等,就存在潜在信息,一定是处于漂浮状态,受到的浮力等于重力。
【变式3】(2023·云南中考)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 (选填“>”“<”或“=”)F2。若将密度计放入密度为1.25 g/cm3的液体中,则d为 cm。(ρ水=1.0 g/cm3,ρ煤油=0.8 g/cm3)
规避雷区
易错点 不能根据浮沉状态求浮力
【易错题】将一个密度为0.9×103 kg/m3实心小球,分别轻轻放入装满水和装满酒精的烧杯中(水和酒精足够多),酒精的密度为0.8×103 kg/m3。则静止时实心小球在水和酒精中受到的浮力之比为 。
【纠错】
小球放入液体中时先判断其浮沉状态,漂浮或悬浮时浮力等于重力,即F浮=G球;沉底时浮力小于重力,则F浮=ρ液gV排。
