专题18 物体的浮沉条件及应用-2026人教版新教材物理八年级下册同步精讲精炼学案(全国通用)(解析版和原卷版)

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名称 专题18 物体的浮沉条件及应用-2026人教版新教材物理八年级下册同步精讲精炼学案(全国通用)(解析版和原卷版)
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资源类型 试卷
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2026-03-05 00:00:00

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2026人教版新教材物理八年级下册同步精讲精炼学案(全国通用)
第十章 浮力
专题18 物体的浮沉条件及其应用
1.物理观念:理解物体的浮沉条件,包括物体的密度与液体密度的关系,以及由此产生的浮力与重力的对比关系。这是理解物体浮沉现象的基础。能运用浮沉条件解释和说明生活生产实际中的现象,例如船只的浮沉、潜水器的升降等。
2.科学思维:能运用平衡和非平衡的思想分析物体的浮沉情况,也能用转换及等效思想解决实际问题。
3.科学探究:通过实验,学生可以观察物体在不同密度液体中的浮沉情况,从而更直观地理解浮沉条件。同时,实验还可以培养学生的动手能力和科学探究精神。
4.科学态度与责任:通过对浮沉条件的学习和应用,学生可以学会如何分析和解决与浮沉相关的物理问题。能对我国高科技产品,比如辽宁舰等在大海中航行用到的相关知识有进一步了解,激发同学们学习热情,做有理想有担当的新时代青年。
知识点1.物体的浮沉条件
1. 前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
2. 重力与浮力的关系如下表所示:
浮沉状况 物理现象 运动状态 条件 物液密度关系 V排与V物的关系
浮 上浮 在液体中向上运动 向上运动 F浮>G物 V排=V物
漂浮 浮在液面上 静止在液面上 F浮=G物 V排<V物
悬 悬浮 停留在液体中任何深度的地方 静止在液体中 F浮=G物 V排=V物
沉 下沉 在液体中向下运动 向下运动 F浮<G物 V排=V物
沉底 停留在容器底部 静止在容器底部 F浮+FN=G物 V排=V物
【重点栓释】
(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)物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的,则物体密度为ρ。
(3)悬浮与漂浮的比较:相同点: ;
不同点:悬浮时,,;漂浮时,,。
(4)判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较与G或比较与。
(5)物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中,示数为F,则物体密度为:。
(6)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
3. 漂浮问题“五规律”:
(1)物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
(2)同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
(3)同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
(4)漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
(5)将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
知识点2. 浮沉条件的应用
1.轮船
(1)工作原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。
(3)排水量:轮船满载时排开水的质量。单位是t,由排水量m 可计算出:排开液体的体积;排开液体的重力;轮船受到的浮力,轮船和货物共重。
注意:轮船始终漂浮在水面上,F浮=G,当它从内陆河中驶入海中,受到的浮力是不变的,由于海水的密度大于河水的密度,它排开海水的体积小于排开河水的体积,所以它要上浮一些。
2. 潜水艇
(1)工作原理:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。
(2)潜水艇在水面下潜行时,浸没在水中的潜水艇排开水的体积不变,受到的浮力也不变。
3. 气球和飞艇
工作原理:气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。
4. 密度计
(1)原理:利用物体的漂浮条件来进行工作。
(2)构造:测定液体密度的仪器。下面的金属粒能使密度计直立在液体中。
(3)刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大(上小下大)。
注意:在解决比较难的浮力问题时,经常用到二力平衡的思想。
(1)物体漂浮或者悬浮时,物体处于平衡状态,这时浮力等于重力F浮=G
(2)有一个重物压在物体上,物体静止在液体表面或者悬浮在液体中,这时物体的重力加上重物的压力等于物体在液体中受到的浮力,即F浮=G+N
(3)物体挂在弹簧秤下,并且部分或全部浸在液体中,物体平衡时,物体重力等于弹簧秤读数加上物体受到的浮力,即F浮+F=G
(4)物体在液体里,物体下端用绳拴住,并且部分或全部浸在液体中,物体平衡时,物体重力加上绳的拉力等于物体受到的浮力,F浮=G+F
重要解题方法总结:
一、与浮力有关的计算题四种基本方法
(一)计算浮力的基本方法
1.用弹簧测力计测浮力即称重法:把物体挂在弹簧测力计上,记下其在空气中弹簧测力计的示数F1=G(G是物体受到重力),再把物体浸入液体,记下弹簧测力计的示数F2,则物体在液体中受到的浮力F浮=F1-F2
2.用浮力产生的原因求浮力即压力差法:浸没在液体中的物体受到液体向上的压力为F1,向下的压力为F2,则物体受到液体对其向上的浮力F浮=F1-F2
3.用漂浮或悬浮的条件求浮力即平衡法:物体漂浮或悬浮在液体中时,均有F浮=G。G为物体自身的重力,F浮为液体对物体的浮力。
4.用阿基米德原理求浮力即公式法:F浮=G排或F浮=ρ液 V排g(知道物体排开液体的质量或体积时常用)。
(二)计算浮力的基本思路
1.仔细审题,注意抓住隐含条件的关键词,如浸入、浸没、装满、未装满、溢出、未溢出、漂浮、悬浮、上浮、下沉等。
2.确定研究物体,并对物体进行受力分析(重力、浮力、拉力或压力等)。
3.在受力分析的基础上,列出关系式,比如物体在液体中漂浮或悬浮时F浮=G物;用线吊在液体中时:F浮=G-G示;被强制压(按)入液体中时,F浮=G+F(F为压力或拉力),若有几个物体连接在一起,可以将它们视为一个整体进行研究。
4.把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式,代入已知量解出未知量,这种思维方式不仅对较难题适用,对解较容易的浮力题也适用。
二、等效方法运用 ( http: / / www. / link url=aTheh2eP68dO301DsRJYzN23QGAw2KB7qIEqKzPVrKYG-nTvtt46kzMxC5Aym4m7e_jx_CJufTEShK1gcfe3wsoE_ooZAH--wM-_eY6YxHxzb4JvVBN-52IMS4AfWdCmpj83GFJ-K5V3oWI_jAqVm3R01OgszXvtYrb74hSy33Gd6GF_GacmtpiOme34zp16fmb_JRGxAuQY7V61jo0gtvolUw57_avEyASVr6fpN4bjqMPwZzrqHLKP8Kbfvr0XkR4HmrllZuTZ-IZAtiD9yv4bqLkDFzmVBbcKffD8r4yufQRYqhHXn-2BFu3L6-9XzpA6uAhaTTyxoV4ePECd9PenzREyFMoyDAS_2KOlYKJ9RyKf4W0n30r4_dQQuhh3GWz2_XIk0ED1zm7LTtZ2aH3l9up7cEezbinnf1DkOt_Ne425DKNsdECqzXRwMIBI8uOIpmwiIWEVc3PTaoPLNL5quZXRTt61YK3AvUhgb9i_Zm3UaLm0JDgMApaWUjuPQdk9Kn-GV34-oho5b8Gkuq" \t "https: / / www. / _blank )
曹冲称象 ( https: / / www. / s tn=25017023_2_pg&ch=3&usm=3&wd=%E6%9B%B9%E5%86%B2%E7%A7%B0%E8%B1%A1&ie=utf-8&rsv_pq=fa80b7770005215d&oq=%E6%9B%B9%E5%86%B2%E7%A7%B0%E8%B1%A1%E7%9A%84%E6%95%85%E4%BA%8B&rsv_t=c7c7cva81Nbq+SlswvYIPZVcjoXXd+ / PU+GRBXGkMwswlMRimDd1u2HpQHt0dhlYE1Sxjw&rsv_dl=re_dqa_generate&sa=re_dqa_generate" \t "https: / / www. / _self )的故事讲述了曹操 ( https: / / www. / s tn=25017023_2_pg&ch=3&usm=3&wd=%E6%9B%B9%E6%93%8D&ie=utf-8&rsv_pq=fa80b7770005215d&oq=%E6%9B%B9%E5%86%B2%E7%A7%B0%E8%B1%A1%E7%9A%84%E6%95%85%E4%BA%8B&rsv_t=42e8UlWqQ65KsXVKEschzlUsQCVaVrNDYVgbN4qZSxH / WOq3ySJftEuWPQoTg&rsv_dl=re_dqa_generate&sa=re_dqa_generate" \t "https: / / www. / _self )的儿子曹冲如何巧妙地称出大象的重量。 这个故事发生在三国时期,当时孙权 ( https: / / www. / s tn=25017023_2_pg&ch=3&usm=3&wd=%E5%AD%99%E6%9D%83&ie=utf-8&rsv_pq=fa80b7770005215d&oq=%E6%9B%B9%E5%86%B2%E7%A7%B0%E8%B1%A1%E7%9A%84%E6%95%85%E4%BA%8B&rsv_t=ccd5SsA7 / koNvhPj2VIhM+3q4tpVbHqiQWvlbLookXwac3yy1MU+yv0WkMHjoH5bfQ5Mpg&rsv_dl=re_dqa_generate&sa=re_dqa_generate" \t "https: / / www. / _self )送给曹操一只大象,曹操想知道大象的重量,但大臣们都没有想出办法。曹冲提出将大象放在大船上,刻下水位标记,然后将石头装上船直到水位回到标记处,这样石头的重量就等于大象的重量。通过这种方法,成功称出了大象的重量。 这个故事不仅展示了曹冲的聪明才智,还体现了他的仁爱和通达。曹冲曾智救库吏,通过自己的智慧帮助了许多人免于惩罚,曹操也因此更加宠爱这个聪明的儿子。曹冲称象的方法简单而巧妙,利用了物理学的浮力原理,显示出他在年幼时就已经具备超乎常人的智慧。
三、物体浮沉条件在轮船、潜水艇、浮沉子、热气球等类问题的应用思维方法(说明:参考网上作者思路形成)
1. 物体浮沉条件在轮船类问题的应用思维方法
①原理:轮船始终漂浮,且F浮=G总=G船+G货。正常工作时,都是处于漂浮状态,所受浮力不变,始终等于自身(船与货物)重力。
②当轮船从河里驶向海里:F浮不变,ρ液变大,V排变小,轮船会上浮一些;反之下沉一些。
③装货卸货问题:轮船在水面上处于漂浮状态,浮力等于重力;
卸货时,重力不断减小,
G船↓=F浮↓
但仍然漂浮,根据F浮↓=ρ液gV排↓,ρ液不变,∴ 船的吃水线会变浅,装货时与卸货相反。
④最大排水量问题:m排水量 → G排水量=m排水量g → F浮=G排水量 → F浮=G自+G货
2. 物体浮沉条件在潜水艇类问题的应用思维方法
浮力大于重力时,物体上浮;浮力小于重力时,物体下沉。
3. 物体浮沉条件在浮沉子类问题的应用思维方法
①握紧大塑料瓶,大瓶内气压变大,将水压入小玻璃瓶,使浮沉子重力变大,小瓶下沉;
②松开大瓶,小瓶内被压缩的气体将水压出来,G变小,小瓶上浮;
③用恰当力度捏瓶,G=F浮,小瓶悬浮。
4. 物体浮沉条件在热气球、飞艇类问题的应用思维方法
热气球/飞艇原理:充入密度比空气小的热空气/氢气来实现升空,使F浮>G
在空气中:F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV球 G球=ρ气gV球
5. 盐水选种模型
盐水选种的原理是浮力原理和密度差异,通过调整盐水浓度使密度较小的不饱满种子浮起,而密度较大的饱满种子下沉。
通过配制合适浓度的盐水(密度介于饱满与不饱满种子之间),可实现两者分离:
饱满种子 :密度>盐水密度→下沉
不饱满种子 :密度<盐水密度→上浮并漂浮
6. (拓展)利用浮力知识测密度等
类型1.台秤(天平)测密度的基本思路
①用电子秤测出水的质量,记为m1;
②用细线吊着物体浸没在水中,记录此时的示数为m2;
③直接将物体浸没在水中,记录此时的示数为m3;
④表达式:固体质量m=m3-m1;固体体积;固体密度
类型2.量筒测密度的基本思路
①容器中装适量水,刻度尺测出此时高度为h1;
②将瓷碗放入水中,让瓷碗漂浮在水面上,用刻度尺测出此时水面高度为h2;
③将瓷碗浸没在水中,用刻度尺测出此时水面高度为h3;
④表达式:固体质量m=ρ水S容(h2-h1);固体体积V=S容(h3-h1);固体密度
类型3. 称重法测固体密度的基本思路
①用弹簧测力计测出固体在空气中受到的重力,示数为F1;
②把固体浸没在水中不接触容器,弹簧测力计示数为F2;
③表达式:固体质量;固体体积:;固体密度:
说明:通过已知水的密度得到未知固体的密度。
类型4.称重法测液体密度(水以外的液体)的基本思路
①用弹簧测力计测出固体在空气中受到的重力,示数为F1;
②把固体浸没在水中不接触容器,弹簧测力计示数为F2;
③把固体浸没在液体中不接触容器,弹簧测力计示数为F3;
④表达式:在水中;在未知液体中;固体密度:。
说明:通过两次V排相等列式得到未知液体的密度。
类型5. 浮力秤测质量的基本思路
①浮力秤:上部为均匀柱体的空塑料瓶挂配重,竖直漂浮在水中;
②原理:浮力秤漂浮(物体漂浮的条件)。
③表达式:物体质量m=ρ水Sh。
刻度特点:上大下小,刻度均匀
类型6. 挂球入水测密度的基本思路
图甲:G杯=F浮1=ρ水gS2h1……………………………………①
图乙:G杯+G球=F浮2=ρ水gS2h2………………………………②
图丙:G杯+G球=F浮3=ρ水g(S2h3+V球)……………………③
小球体积:V=S2(h2-h3)
②-①式得:G球=ρ水gS2(h2-h1)
则小球质量:
小球密度:
类型7.投球入水测密度的基本思路
图甲:G杯=F底压1=ρ水gS1h1……………………………………①
图乙:G杯+G球=F底压2=ρ水gS1h2………………………………②
图丙:小球体积:ΔV=S1(h3-h1)=V球
②-①式得:G球=ρ水gS1(h2-h1) m球=ρ水S1(h2-h1)
小球密度:
四、注排水问题思维方法总结(说明:参考网上作者思路形成)
类型1.不受约束的自由物体,当ρ物>ρ水时,压强浮力等问题
如图所示,物体自由放在容器内,现匀速向容器中注水,直至水刚好加满(容器足够高)。
(1)临界点分析
临界点A:物体刚好浸没时,h水=h物 临界点B:水刚好加满时,h水=h容
(2)过程分析
①水面先较快上升,后较慢上升直到加满;
②水对容器底部的压强(或压力)先较快增大,后较慢增大;
③物体受到的浮力先变大后不变;容器对物体的支持力先变小后不变。
(3)图像分析
类型2.不受约束的自由物体,当ρ物<ρ水时,压强浮力等问题
如图所示,物体自由在容器内,现匀速向容器中注水,直至水刚好加满(容器足够高)。
(1)临界点分析
临界点A:物体刚好漂浮时,F浮=G物,,
临界点B:水刚好加满时,h水=h容
(2)过程分析
①水面先较快上升,后较慢上升直到加满;
②水对容器底部的压强(或压力)先较快增大,后较慢增大;
③物体受到的浮力先变大后不变;容器对物体的支持力先变小后为0。
(3)图像分析
类型3.底部系绳类型受约束的物体,当ρ物<ρ水时,压强浮力等问题
如图所示,物体通过细绳与容器底部相连,现匀速向容器中注水,直到水刚好加满(容器足够高)。
(1)临界点分析
临界点A:物体刚好漂浮时,F浮=G物,
临界点B:绳子刚好拉直时,h水=h浸+L绳,F浮=G物,F拉=0
临界点C:物体刚好浸没时,h水=h浸+L绳,F浮=ρ水gV物
临界点D:水刚好加满时,h水=h容
(2)过程分析
①水面先较快上升,后较慢上升,最后再较快上升直到加满;
②水对容器底部的压强(或压力)先较快增大,后较慢增大,然后再较快增大,最后再较慢增大;
③物体受到的浮力先变大后不变再变大再不变;容器对物体的支持力先变小后为0;细线对物体的拉力先为0再变大然后不变。
(3)常考图像分析
类型4.底部细杆类型受约束的物体,当ρ物<ρ水时,压强浮力等问题
如图所示,物体底部的中心通过一段细杆与容器底部相连,现匀速向容器中注水,直至水刚好加满(容器足够高)。
(1)临界点分析
临界点A:杆子刚好完全浸入水中时,h水=h杆,在此之前,杆子的支持力F支=G物,物体受到的浮力F浮=0
临界点B:物体受到的浮力F浮=G物,,杆子的支持力F支=0,此后继续加水,杆子对物体的力变为向下的拉力
临界点C:物体刚好浸没时,h水=h物+h杆,V排=V物,F浮=ρ水gV物
临界点D:水刚好加满时,h水=h容
(2)过程分析
①水面先较慢上升,后较快上升,再较慢上升直到加满;
②水对容器底部的压强(或压力)先较慢增大,后较快增大,然后再较慢增大;
③物体受到的浮力先为0再变大后不变;杆子对物体的支持力先不变后变小,然后反向变为向下的拉力变大后不变。
(3)常考图像分析
类型5.底部细杆类型受约束的物体,当ρ物>ρ水时,压强浮力等问题
如图所示,物体底部的中心通过一段细杆与容器底部相连,现匀速向容器中注水,直至水刚好加满(容器足够高)。
(1)临界点分析
临界点A:杆子刚好完全浸入水中时,h水=h杆,在此之前,杆子的支持力F支=G物,物体受到的浮力F浮=0
临界点B:物体刚好浸没时,h水=h物+h杆,V排=V物,F浮=ρ水gV物
临界点C:水刚好加满时,h水=h容
(2)过程分析
①水面先较慢上升,后较快上升,再较慢上升直到加满;
②水对容器底部的压强(或压力)先较慢增大,后较快增大,然后再较慢增大;
③物体受到的浮力先为0再变大后不变;杆子对物体的支持力先不变后变小,然后反向变为向下的拉力先变小后不变。
(3)常考图像分析
易错点:排水量概念理解错误,导致解答问对题失败。
错误认识:轮船的大小用排水量表示,即满载货物时排开水的重力G排。
正确认识:轮船的大小用排水量表示,即满载货物时排开水的质量m排。
考点1. 利用浮沉条件判断物体浮沉情况
两种方式比较物体的浮沉条件
(1)比较浮力与重力的大小
①F浮> G时,物体上浮;
②F浮< G时,物体下沉,直至沉底;
③F浮= G时,物体悬浮或漂浮。
(2)比较液体密度和物体密度的大小
①ρ液>ρ物时,物体上浮,直至漂浮状态;
②ρ液<ρ物时,物体下沉,直至沉底状态;
③ρ液=ρ物时,物体悬浮在液体中的任意位置。
【例题1】(2025宁夏)向装有细沙的气球中吹入适量气体,使其恰好悬浮在水中,如图所示。以下说法正确的是(  )
A. 气球悬浮在水中时,所受浮力小于排开的水所受到的重力
B. 将气球用细棒压入水底的过程,气球所受水的压强不变
C. 将气球用细棒压入水底的过程,气球所受浮力不变
D.将气球用细棒压入水底,撤去细棒后,气球不会上浮
【答案】D
【解析】A.根据阿基米德原理,物体所受浮力等于排开液体所受的重力,所以气球悬浮时,浮力等于排开的水的重力,故A错误;
B.将气球压入水底过程中,深度增加,根据,气球所受水的压强会增大,故B错误;
C.压入水底过程中,气球体积会因水的压强增大而变小,排开水的体积变小,根据,浮力会变小,故C错误;
D.开始气球悬浮,受到的浮力与其重力大小相等,气球被压入水底后,体积变小,浮力变小,浮力小于重力,所以撤去细棒后,气球不会上浮,故D正确。故选D。
(考点1的变式练1)如图所示,将香瓜和樱桃放入同一个盛有水的水槽中,质量较大的香瓜漂浮在水面上,质量较小的樱桃沉在水底。关于此现象,下列说法中正确的是(  )
A. 樱桃的密度小于香瓜的密度
B. 香瓜受到的浮力大于它受到的重力
C. 樱桃受到的浮力等于它受到的重力
D. 香瓜受到的浮力大于樱桃受到的浮力
【答案】D
【解析】A.由题意可知,质量较大的香瓜漂浮在水面上,质量较小的樱桃沉在水底,由物体浮沉条件可知

因此。故A错误;
BC.香瓜漂浮在水面,樱桃沉在水底,由物体浮沉条件可知,香瓜受到的浮力等于自身重力,樱桃受到的浮力小于它受到的重力,故BC错误;
D.由题意可知,香瓜排开水的体积大于樱桃排开水的体积,由可知,香瓜受到的浮力大于樱桃受到的浮力,故D正确。故选D。
(考点1的变式练2)如图为我国“辽宁号”航空母舰演习时的场景。下列说法正确的是(  )
A. “辽宁号”所受浮力的方向是竖直向下的
B. “辽宁号”所受浮力和重力是一对相互作用力
C. 战斗机从“辽宁号”上起飞后,舰体所受浮力变小
D. “辽宁号”从渤海驶入黄海后,舰体所受浮力变大
【答案】C
【解析】A.浮力是由于液体对物体上、下表面的压力差而产生的,其方向总是竖直向上的,与重力的方向相反。因此,“辽宁号”所受浮力的方向是竖直向上的,不是竖直向下的,故A错误;
B.平衡力是作用在同一物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力。而相互作用力是作用在两个不同的物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力。在这里,“辽宁号”所受浮力和重力是作用在同一个物体的两个力,它们大小相等、方向相反、作用在同一直线上,因此是一对平衡力,不是相互作用力,故B错误;
C.战斗机从“辽宁号”上起飞后,由于战斗机的质量被移走,所以“辽宁号”的总质量减小,其重力会减小。由于“辽宁号”仍然漂浮在水面上,根据物体浮沉条件,漂浮时浮力等于重力,所以舰体所受浮力也会变小,故C正确;
D.“辽宁号”从渤海驶入黄海后,由于“辽宁号”始终漂浮在水面上,所以其受到的浮力始终等于其重力。由于“辽宁号”的质量没有改变,所以其重力也没有改变,因此舰体所受浮力也不会变大,故D错误。故选C。
考点2. 物体的浮沉条件解决实际应用 ( javascript:void(0)" \o "物体的浮沉条件及其应用 )
1.浮力控制原理:由阿基米德原理F浮=G排=ρ水gV排可知,浸在液体中的物体,所受浮力的大小是由液体的密度和物体排开液体的体积决定的。
(1)增大浮力的方法
①增大液体的密度。如水中加盐搅拌后,可使沉底的鸡蛋浮起来。
②增大物体排开液体或气体的体积。如飞艇、热气球、钢铁制成的轮船等。
(2)减小浮力的方法
①减小液体的密度。如往盐水中加清水,可减小液体的密度以使漂浮的鸡蛋下沉至水底。
②减小物体排开液体(或气体)的体积。如飞艇降落时,通过将辅助气囊中的气体放出,使飞艇排开空气的体积减小,从而减小空气浮力,使飞艇降落。
2.浮沉条件的应用实例
(1)轮船
①漂浮原理:“空心法”控制浮沉,即把密度比水大的钢铁制成空心的,使其能排开更多的水,从而增大其所受浮力,使轮船可以漂浮在水面上。
②工作分析:同一艘轮船,不论是在河(江)水里行驶,还是在海水里行驶,都是处于漂浮状态的,即满足 F浮= G(浮力的大小是不变的)。不同之处在于河(江)水与海水的密度不一样,由阿基米德原理F浮= G排= ρ液gV排可知,当轮船从海水中驶人河(江)水中时,ρ液变小, V排变大,轮船应会沉下去一些,即轮船的吃水深度变大;反之,轮船从河(江)水中驶人海水中时,ρ液变大, V排变小,轮船应会浮上来一些,即轮船的吃水深度变小。
③大小表示:轮船的大小通常用排水量来表示。排水量就是轮船装满货物时排开水的质量,即
m 排 =m船+m货。
(2)潜水艇
①浮沉原理:通过改变自身的重力来实现上浮或下潜。
②工作分析:当潜水艇浸没在水中时,其排开水的体积是不变的,因此潜水艇浸没后受到的浮力不变。但潜水艇的艇身装有水舱(如图所示),当向水舱充水时,潜水艇变重(F<G),逐渐潜入水中;当水舱充水后潜水艇重等于同体积的水重时(F=G),它可以悬浮在水中;当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇变轻(F浮> G),从而上浮。
(3)气球和飞艇
①升降原理:通过改变自身的重力和体积来实现升降。
②工作分析:气球和飞艇(如图所示)里充入的是密度小于空气的气体,在空气中受到向上的浮力F浮和向下的重力G球(G球=G壳+ G气,G气很小)。以热气球为例进行分析。
当F浮>G壳+G气时,气球上升;升空过程中空气的密度逐渐变小,由 F浮=ρ空gV排可知F浮变小,当F浮=G壳十G气时,气球悬浮于一定高度处;若要继续上升,就要减小G壳(只需将原来装在气囊壳体中的重物抛掉即可),使F浮>G壳十G气,当达到一定高度,又会出现F浮= G壳+G气的情况,气球又将悬浮。要下降时,需将气囊中的气体放出一些,使气囊体积变小,即V排变小,从而使F浮变小,当F浮<G壳+G气时,气球下降随着高度的降低,空气的密度将变大,则F浮变大,当F浮=G壳+G气时,气球在空中悬浮;若继续放出气体,气球将继续下降。
【例题2】(2025重庆)2025年4月28日,全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸号”下水,如图所示。其体积为,依靠智能压载水舱系统进行浮沉调节,可实现数十米深的下潜、静态悬浮和水下航行。(近海海水密度取)求:
(1)“蓝鲸号”在近海悬浮时所受浮力;
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面处的顶部受到海水的压强;
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水密度突变为时,至少应增加多少自重才能防止上浮。
【答案】(1)1.2×105N (2)2×105Pa (3)3600N
【解析】(1)“蓝鲸号”体积为,在近海悬浮时,排开水的体积等于“蓝鲸号”的体积,由阿基米德原理可得所受浮力
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面处的顶部受到海水的压强
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水密度突变为时,“蓝鲸号”所受浮力
由于“蓝鲸号”悬浮时受到的浮力等于自身重力,所以为了防止上浮,应增加自重
(考点2的变式练1)海啸导致南太平洋岛国汤加淡水紧缺,为实施人道主义救援,中国海军五指山舰日夜兼程抵达汤加之后,停泊于码头旁并通过管道向陆地输送550t淡水。如图所示,输水过程中,五指山舰(  )
A. 舰体略上浮受到浮力不变
B. 舰体略上浮受到浮力变小
C. 舰体略下沉受到浮力不变
D. 舰体略下沉受到浮力变大
【答案】B
【解析】输水过程中,五指山舰的重力减小,但五指山舰始终漂浮在海面上,所以受到的浮力大小等于重力大小,重力减小,所以浮力减小,根据F浮=ρgV排可知,排开液体的体积变小,所以五指山舰上浮,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
(考点2的变式练2)如图所示,将一体积为的质量分布均匀的正方体木块轻轻放入一盛满某种液体的溢水杯中,溢出液体的体积为;若将木块从中间锯掉一半,将剩余部分再次轻轻放入装满该液体的溢水杯中,则该液体会溢出(  )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】将一体积为的方体木块放入一盛满某种液体的溢水杯中,溢出液体的体积为,因为,说明木块最终在液体中处于漂浮状态,木块受力平衡,则此时木块浮力等于重力大小,即。根据阿基米德原理可得
得出木块密度与液体密度关系为
若将木块从中间锯掉一半,密度不变,木块依然处于漂浮状态,此时浮力依然等于重力大小
此时木块体积变成原来一半,为,则排开液体的体积为
故ACD不符合题意,B符合题意。故选B。
1. 室内火灾发生时,受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离,以尽量减少有害气体的吸入。这是因为燃烧产生的有害气体(  )
A.温度较低,密度较大,聚集在下方 B.温度较低,密度较小,聚集在上方
C.温度较高,密度较大,聚集在下方 D.温度较高,密度较小,聚集在上方
【答案】D
【解析】室内火灾发生时,温度较高,室内有毒气体体积膨胀,密度减小;根据物体的浮沉条件,有毒气体漂浮在房间的上方。所以,为有效避免吸入有害气体或被灼伤,受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离火场。故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
2.小京洗水果时,发现体积较小的桔子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底,如图所示。下列说法正确的是(  )
A.桔子的密度小于芒果的密度 B.桔子受到的浮力大于它受到的重力
C.桔子受到的重力小于芒果受到的重力 D.桔子受到的浮力大于芒果受到的浮力
【答案】AC
【解析】依题意得,体积较小的桔子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底。
A.由浮沉条件得,桔子的密度小于水的密度,芒果的密度大于水的密度,因此桔子的密度小于芒果的密度,故A正确;
B.桔子受到的浮力等于它受到的重力,故B错误;
CD.桔子体积小于芒果体积,桔子排开水的体积小于桔子的体积,芒果排开水的体积等于芒果的体积,则桔子排开水的体积小于芒果排开水的体积,由得,桔子受到的浮力小于芒果受到的浮力,桔子受到的浮力等于它受到的重力,芒果受到的浮力小于它受到的重力,则桔子受到的重力小于芒果受到的重力,故C正确,D错误。故选AC。
3.水平桌面上,甲、乙两个相同的杯中盛有密度不同的液体,现将两个完全相同的小球分别放入杯中,待小球静止时,两杯中液面恰好相平,小球的位置如图所示,则(  )
A.乙杯底部受到液体的压强较大 B.甲杯中小球受到的浮力较大
C.甲杯中液体密度较大 D.向乙杯中缓慢倒入同种液体,小球受到的浮力增大
【答案】A
【解析】AC.小球在甲中下沉ρ甲<ρ物
在乙中漂浮ρ乙>ρ物
则ρ乙>ρ甲
两杯中液面恰好相平,由p=ρgh
可知,乙杯底部受到液体的压强较大,故A符合题意,C不符合题意;
B.小球在甲中下沉,受到的浮力小于物体重;在乙中漂浮,小球受到的浮力等于物体重;因此甲杯中小球受到浮力较小,故B不符合题意;
D.向乙杯中缓慢倒入同种液体,乙中仍漂浮,浮力仍等于重力,重力不变,浮力不变,故D不符合题意。故选A。
4. 将一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中,如图所示,鸡蛋沉入水底,鸡蛋重为G,然后逐渐向水中
加入食盐并使其溶解,在鸡蛋渐渐浮起到静止的过程中,鸡蛋所受的浮力随时间变化图像正确的
是(  )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】鸡蛋沉入水底时,根据物体的浮沉条件可知,受到的浮力小于重力;逐渐向水中加入食盐时,盐水的密度变大,而鸡蛋的体积不变,即排开水的体积不变,由阿基米德原理公式可知,鸡蛋所受浮力逐渐增大,当浮力大于重力时鸡蛋上浮;当鸡蛋开始露出液面的过程中,浮力逐渐变小,直到浮力等于重力,最后始终漂浮,浮力不再发生变化。由上分析知,浮力先变大,后变小最后保持不变。故选A。
5. 放在水平桌面上的甲乙两个相同的容器盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放在两容器中,当物块静止时,两容器中的液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示,则(  )
A. 甲容器中物块排开液体的重力较大
B. 甲容器底受到的压强大
C. 乙容器中的液体密度大
D. 乙容器中物块受到的浮力大
【答案】B
【解析】A.甲容器中物块漂浮,F浮甲=G排甲=G;乙容器中物块悬浮,则F浮乙=G排乙=G,可知G排甲=G排乙,故A错误;
B.物体在甲中漂浮,则ρ甲>ρ物,在乙中悬浮,则ρ乙=ρ物,可知甲的密度较大,由于深度相同,由p=ρ液gh可知,甲液体对容器底的压强大,故B正确;
C.物体在甲中漂浮,则ρ甲>ρ物,在乙中悬浮,则ρ乙=ρ物,可知甲容器中的液体密度较大,故C错误;
D.由A分析知,两容器中物体受到的浮力相同,故D错误。
6. 潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处。与a处相比,潜水艇在b处(  )
A.受到浮力大小变小 B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变 D.排开液体重力变大
【答案】A
【解析】AB.潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,排开水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,潜水艇受到的浮力变小,因此与a处相比,潜水艇在b处受到浮力大小变小,故A符合题意,B不符合题意;
CD.根据阿基米德原理可知,物体浸在液体中受到的浮力等于其排开的液体受到的重力,由于潜水艇受到的浮力变小,所以潜水艇排开液体的重力变小,即与a处相比,潜水艇在b处排开液体重力变小,故CD不符合题意。故选A。
7. 如图所示,水平桌面上放置两个相同的容器,甲中有一小物块悬浮于水中,乙中有一个小球漂浮在水面上,此时容器内水面高度相同。则下列说法正确的是(  )
A. 两个容器对桌面的压强关系:p甲<p乙
B. 水对两个容器底部的压力关系:F甲>F乙
C. 如果向甲中加入酒精并搅拌均匀,小物块受到的浮力变小
D. 如果向乙中加入盐水并搅拌均匀,小球受到的浮力变大
【答案】C
【解析】A.甲容器对桌面的压力为
F甲=G水+G杯+G物块
乙容器对桌面的压力为
F乙=G水+G杯+G小球
物块悬浮,所以
F物块浮=G物块=G物块排
小球漂浮,所以
F小球浮=G小球=G小球排
因为容器内水面高度相同,且底面积相同,所以p甲=p乙,故A错误;
B.由题意可知,水的密度ρ和深度h都相同,根据p=ρgh可得,水对两个容器底部的压强关系为p甲=p乙,根据F=pS可得,水对容器底部的压力关系为F甲=F乙,故B错误;
C.物块悬浮在甲容器中,ρ物块=ρ水,如果向甲容器中加入酒精,则液体密度减小, 由
F浮= pgV排可知,物块受到的浮力变小,故C正确;
D.小球漂浮在乙容器中,向乙容器中加入盐水,液体密度增大,小球仍然漂浮在液面上,那么小球受到的浮力等于自身的重力,小球的重力没变,小球受到的浮力不变,故D错误。
故选C。
8.如图所示,水平桌面上盛有适量盐水的烧杯中,漂浮着冰块A,悬浮着物块B。当冰块A完全熔化后,下列分析正确的是(  )
A.烧杯中盐水的密度变小 B.烧杯内液面不发生变化
C.杯底受到液体的压强变小 D.物块B受到的浮力变小
【答案】ACD
【解析】A.由于水的密度小于盐水密度,冰块完全熔化为水后,会使原来盐水的密度变小,故A正确;
B.冰块漂浮在盐水中,F浮=G冰,冰熔化成水后,质量不变,所以有F浮=G水,则ρ盐水gV排=ρ水gV水
因为ρ盐水>ρ水,所以V排CD.冰块未熔化时,A漂浮,B悬浮,液体对容器底部的压力等于液体、冰块A、物块B的总重力。冰块熔化后,液体密度变小,根据公式F浮=ρ液gV排可知,物块B受到的浮力变小,小于自身重力,将会下沉到容器底部,受到容器底部的支持力,所以液体对容器底部的压力会变小。根据公式 可知,在容器底面积不变的情况下,杯底受到液体的压强变小,故CD正确。 故选ACD。
9. 如图所示,烧杯中装有适量的水,现有质地均匀,不吸且不溶于水的a、b两实心柱体,质量之比为3∶1,体积之比为4∶1,将b置于a上面一起放入烧杯中,静止时a的上表面刚好与液面相平,下列说法正确的是(  )
A. a的密度为
B. 单独把a放入烧杯中,有四分之三的体积露出液面
C. 单独把b放入烧杯中,有四分之一的体积露出液面。
D. 单独把a放入烧杯中时,其下表面液体压强与图中a的下表面液体压强之比为3∶4
【答案】AD
【解析】A.由题意可知,,根据重力公式可知,,由题图可知
联立可得

解得
故A正确;
B.因,故单独把放入烧杯中,漂浮,即,即
解得
所以露出液面的体积占总体积的四分之一,故B错误;
C.由题意可知,,根据可知
所以
因,故单独把b放入烧杯中,b悬浮,故C错误;
D. 单独把a放入烧杯中时,a下表面在水中的深度,在题图中,下表面所在深度为,根据液体公式可知,单独把放入烧杯中时和题图中的下表面液体压强之比为,故D正确。故选AD。
10. 用同种材料制成质量相等的方形盒和实心玩具鱼,把玩具鱼密封在盒内,将盒放入水中,盒在水中静止时的位置如图所示。已知材料密度为,盒的体积为V,水的密度为,则下列说法正确的是( )
A.玩具鱼的质量为 B.盒与玩具鱼的体积之比为
C.水对盒下表面的压力为 D.盒空心部分的体积为
【答案】ABD
【解析】A.方形盒和实心玩具鱼质量相等且悬浮与水中,排开水的体积和盒子体积相等,总重力等于水对其浮力,即
故玩具鱼的质量为
故A正确;
B.玩具鱼的体积为
已知盒子的体积为V,故盒与玩具鱼的体积之比为
故B正确;
C.方形盒子受到的浮力刚好是盒子上下表面的压强差,即
F浮=ρ水gV
如图,盒子上方液体仍有一定的深度,对盒子上下表面也会产生压强的作用,进而产生压力,故此时水对盒下表面的压力应大于 ρ水gV。
D.盒子的质量等于鱼的质量,为
故盒子的实际体积为
故盒子空心部分的体积为
故D正确。故选ABD。
11. 我国东部战区组织了环台岛军事演习,这是对“台独”分裂势力与外部反华势力勾连挑衅的严重警告,是捍卫国家主权和领土完整的必要行动。如图所示为参加演习的我国辽宁号航空母舰,当战斗机从军舰上起飞后(  )
A. 舰体略上浮,受到浮力不变 B. 舰体略上浮,受到浮力变小
C. 舰体略下沉,受到浮力不变 D. 舰体略下沉,受到浮力变大
【答案】B
【解析】当战斗机从军舰上起飞后,航空母舰的重力减小,处于漂浮状态,浮力等于重力,所以舰体受到的浮力减小,由可知,液体的密度不变,排开液体的体积减小,舰体略上浮,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
12. 质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针将草莓轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,不计细针体积。下列判断正确的是(  )
A. 甲图中,水对杯底的压力为
B. 乙图中,草莓的质量为
C. 丙图中,草莓排开水的体积为
D. 丙图中,细针对草莓的压力为
【答案】C
【解析】A.甲图中,水的重力为
由于杯子不是柱体,所以水对杯底的压力小于水的重力,即
故A错误;
B.乙图中,草莓漂浮,受到的浮力等于草莓的重力,即,根据阿基米德原理可知,草莓受到的浮力等于排开水的重力,即
所以草莓的质量为
故B错误;
C.根据阿基米德原理可知,草莓受到的浮力
草莓浸没时排开水的体积
故C正确;
D.丙图中,草莓受到竖直向下重力、竖直向上的浮力和竖直向下的细针的压力,根据力的平衡条件可知,细针对草莓的压力
故D错误。故选C。
13. 在《浮力》单元复习课上,学生用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密度。如图甲,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;如图乙,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。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和,它们的关系是
B. 鸡蛋的体积为
C. 鸡蛋的密度为
D. 鸡蛋密度为
【答案】B
【解析】A.鸡蛋在水中沉底,浮力小于重力,鸡蛋在盐水中漂浮,浮力等于重力,所以F1 B.鸡蛋在水中沉底,排开水的体积等于鸡蛋的体积,由阿基米德原理可得,鸡蛋的体积
故B正确;
CD.鸡蛋在盐水中漂浮,浮力等于重力,即
F浮 =G2 =G鸡蛋
鸡蛋的质量
鸡蛋的密度
故CD错误。故选B。
14. 把重为0.5N的鸡蛋放入盐水中,鸡蛋静止时如图所示,此时鸡蛋处于____(选填“漂浮”或“悬浮”)状态,它受到的浮力为_____N。
【答案】 悬浮 0.5
【解析】鸡蛋完全浸没在水中,没有碰到容器底,在水中保持静止,所以处于悬浮状态;此时鸡蛋受到平衡力的作用,鸡蛋受到的浮力等于鸡蛋的重力,即
15. 洗水果时,发现芒果比油桃大,放入水中后芒果沉底、油桃漂浮,如图甲所示。它们受到的浮力大小关系为F浮芒________F浮桃;用天平正确测量油桃的质量,所放砝码及游码位置如图乙所示,则油桃的质量是______g;芒果的体积一定________(>/【答案】 > 82.4 >
【解析】芒果比油桃体积大,放入水中后芒果沉底、油桃漂浮,则芒果排开水的体积比油桃大,由F浮=ρ水gV排可知,芒果受到的浮力大于油桃受到的浮力。
天平标尺的分度值为0.2g,读数时砝码质量数和游码所对的刻度值之和为油桃的质量,则油桃的质量
m=50g+20g+10g+2.4g=82.4g
因油桃在水中漂浮,则油桃的密度小于水的密度,由可知,油桃的体积大于82.4cm3,而芒果的体积比油桃大,则芒果的体积一定大于82.4cm3。
16. 如图,将高为5cm的长方体木块缓慢放入盛满水的容器中,静止时木块在水面上漂浮,下表面到水面的距离为3cm,排开水的重力为3N。则木块下表面受到水的压强是 Pa,木块受到的浮力是 N,木块的质量是 kg,木块的密度是 kg/m3(,g取10N/kg)。
【答案】300 3 0.3 6×102
【解析】木块下表面受到水的压强为
由阿基米德原理可知,木块受到的浮力
木块漂浮在水中,由物体的浮沉条件可知,木块的重力
G=F浮=3N
由G=mg可得,木块的质量为
木块漂浮在水中,排开水的体积
木块的底面积
木块的体积
木块的密度为
17. 泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示,冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,由于浮力大于重力而______;茶叶充分吸水后由于其密度______水的密度而下沉。
【答案】 上浮 大于
【解析】根据浮与沉的条件,茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,根据F浮=ρ液V排g可知,浮力增大,由于浮力大于重力,所以茶叶上浮。
过一段时间,由于茶叶吸收了水分,茶叶的平均密度大于水的密度,所以将会下沉到杯底。
18. 小悦用塑料瓶等材料,制作了一个潜水艇模型。他把潜水艇模型放入装有水的盆中,模型在水中漂浮,如图所示。小悦必须从进气(排气)管口处_________(选填“吹”或“吸”)气,改变潜水艇模型自身的_________力,实现在水盆中下沉。
【答案】 吸 重
【解析】潜水艇排开水的体积不变,由F浮=ρ液V排g知,受到的浮力不变,要使其下沉,需要增大重力,所以必须从进排气管吸气,使塑料瓶内气压减小,大气压将部分水压入瓶内,重力增大,当大于浮力时,塑料瓶就会下沉。
潜水艇是通过人工的方法排水、吸水,来改变潜艇自身所受的重力,从而达到上浮和下沉的。
19. 潜水艇的“掉深”指的是潜艇在水下航行时突然遇到密度较______的海水,浮力急剧减小,就会像汽车掉进悬崖一样急剧掉向海底,此时若想自救,潜艇应______(“向内充水”或“向外排水”)。
【答案】 小 向外排水
【解析】潜水艇的“掉深”指的是潜艇在水下航行时突然遇到密度较小的海水,由可知,浮力急剧减小,此时浮力小于重力,潜水艇就会像汽车掉进悬崖一样急剧掉向海底,此时若想自救,潜艇应向外排水,使浮力大于重力,潜水艇减速,直到开始上浮。
20. 全球首艘智能型无人系统航母船“珠海云”号(如图所示)在广州下水。“珠海云”号排水量为2000吨,满载时受到的浮力为______N,船上的无人机起飞后船身受到的浮力______(填“变大”“变小”或“不变”),无人机受到重力的方向______。(g取10N/kg)
【答案】 2×107 变小 竖直向下
【解析】根据阿基米德原理,“珠海云”号受到的浮力为
F浮=G排=m排g=2.0×106kg×10N/kg=2.0×107N
因为船漂浮,所以F浮=G船,船上的无人机起飞后,船的总重力变小,因此船受到的浮力变小。
地球附近任何地方,重力的方向都是竖直向下。
21. 我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟方米深处多次成功坐底,标志着我国在载人深潜领域达到了世界领先水平。“奋斗者”号在深水下潜过程中所受水的压强_____,浮力_____。(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”,整个过程潜水器的体积不变)
【答案】 变大 不变
【解析】奋斗者号在下潜过程,深度变深,据p=ρgh知,所受水的压强变大。
下潜过程,奋斗者号体积不变,排开水的体积不变,据阿基米德原理知,所受的浮力不变。
22. 将两个相同的小球分别放入装满不同液体的甲乙相同烧杯中,稳定后如图所示,甲中小球漂浮,乙中小球沉底,甲烧杯溢出的液体质量_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)乙烧杯溢出的液体质量,此时_______(选填“甲”或“乙”)杯底部受到的液体压力较大。
【答案】 大于 甲
【解析】甲乙中小球相同重力,甲中小球漂浮,浮力F1等于重力,乙中小球沉底,浮力F2小于重力,则
根据阿基米德原理,物体所受浮力等于排开液体重力,则
甲中小球漂浮,则
乙中小球沉底,则
杯底部受到的液体压强
杯底部受到的液体压力
23. 丽丽使用电子秤称得一个鸡蛋的质量为55g,将其放入水中后沉入水底,如图所示,逐渐向水中加盐,待鸡蛋悬浮于水中静止时,鸡蛋所受浮力大小为_____N;沉底时鸡蛋受到的浮力为F1,悬浮时鸡蛋受到的浮力为F2,则F1_______F2(选填“>”、“=”或“<”)。
【答案】 0.55 <
【解析】由题意可知,鸡蛋在盐水中处于悬浮状态,根据物体的浮沉可知,此时鸡蛋所受浮力等于鸡蛋本身的重力,所以鸡蛋所受浮力大小为
F浮=G蛋=m蛋g=55×10-3kg×10N/kg=0.55N
由题意可知,鸡蛋在水中处于沉底状态,根据物体的浮沉可知,ρ蛋>ρ水;鸡蛋在盐水中处于悬浮状态,根据物体的浮沉可知,ρ蛋=ρ盐水,所以可得ρ水<ρ盐水,又因为鸡蛋在水和盐水中都处于浸没状态,
V水排=V盐水排=V蛋,根据公式可知,F124.小莉模拟古人利用浮力打捞铁牛,模拟过程和测量数据如图所示。①把正方体M放在架空水槽底部的方孔处(忽略M与水槽的接触面积),往水槽内装入适量的水,把一质量与M相等的柱形薄壁水杯放入水中漂浮,如图甲所示;②向杯中装入质量为水杯质量2倍的铁砂时,杯底到M上表面的距离等于M的边长,如图乙所示,此时水杯浸入水中的深度h=_______cm;③用细线连接水杯和M,使细线拉直且无拉力,再将铁砂从杯中取出,当铁砂取完后,M恰好可被拉起,完成打捞后,如图丙所示。则M与水杯的底面积之比为________。
【答案】9;2∶9
【解析】根据甲、乙两图可知,向杯中装入质量为水杯质量2倍的铁砂时,液面上升的距离为:
h1=12cm-6cm=6cm
由此可知当加入质量与水杯相同的铁砂液面上升3cm,因为铁砂与柱形薄壁水杯质量相等,因此不加铁砂时,水杯浸入水中的深度为3cm,因此如图乙所示,此时水杯浸入水中的深度:
h=6cm+3cm=9cm
由图乙可知,装入铁砂后烧杯下降6cm,则增加的浮力为:
ΔF浮=ρ水gΔV排=ρ水g×6cm×S杯
取出铁砂的拉力的增量等于ΔF浮。因铁砂的质量是水杯的2倍,并由甲图可知,烧杯受到的浮力为:
F浮=ρ水g×3cm×S杯=G杯
又因为M的质量与水杯的质量相等,因此,M受到的重力大小也为F浮。当铁砂取完后,M恰好可被拉起可知,杯底到M上表面的距离等于M的边长,铁砂产生的浮力刚好的与M正方体的重力和上表面的压力,则:
ΔF浮=GM+ρ水gSM
ρ水g×6cm×S杯=ρ水g×3cm×S杯+ρ水gSM
化简得:
3cm×S杯= SM………………①
根据甲丙两图可知,增加的排开水的体积是:
V排=2cm×S杯
且增加的浮力等于正方体M的重力与所受浮力之差,则有:
ρ水g×2cm×S杯=ρMgVM
ρ水g×2cm×S杯=ρ水g×3cm×S杯-ρ水gVM
化简得:
ρ水g×1cm×S杯=ρ水gVM
在甲图中,排开水的体积为:
V排甲=3cm×S杯=3gVM
则有:
3cm×S杯=3×SM×……………………②
①②两式联立可得:
25.如图所示是正在水中上浮的木块,请画出木块在水中所受重力G和浮力F浮的受力示意图.
【答案】如图所示:
【解析】因为物体在水中,所以受浮力和重力的关系,浮力方向竖直向上,重力方向竖直向下;又物体上浮,所以物体受到的浮力大于重力,作用点都画在重心处.
26. 小明探究“怎样使物体上浮”,将体积相等的两个物体A、B浸没在水中,松开手,物体静止时如图甲所示。(g取10N/kg)
(1)如图乙所示,选择物体A进行实验,用弹簧测力计测出其重力GA= N,浸没在水中受到的浮力FA= N,A的体积VA= cm3;
(2)测出物体B的重力GB,发现GB小于 (选填“GA”或“FA”),初步得到物体上浮的条件;
(3)将物体A从水中提起的过程中,发现弹簧测力计示数变大,你认为可能的原因是 。
【答案】(1) 4 1.5 150(2) FA (3)水对物体A有阻力作用
【解析】(1)由乙图可知,测力计吊着物体在空气中静止时,测力计示数为4N,此时测力计示数等于物体的重力,即A物体的重力GA=4N。
A浸没在水中,测力计示数为2.5N,根据称重法测浮力可知,A物体受到的浮力为
FA=G-F示=4N-2.5N=1.5N
根据阿基米德原理可得,物体排开水的体积为
由于A浸没在水中,所以A的体积为
VA=V排=1.5×10-4m3=150cm3
(2)由于A、B体积相等,当B全部浸没在水中时,受到的浮力FB′=FA。由图甲可知,B部分浸入水中,根据阿基米德原理可知,B受到的浮力
FB测出物体B的重力GB,发现GB小于FA,即可得出初步得到物体上浮的条件。
(3)将物体A从水中提起的过程中,发现弹簧测力计示数变大,可能的原因是水对物体有阻力作用。
27. 从高处掉入水里的苹果,最终会漂浮在水面上。设苹果的质量,苹果密度均匀,其密度,水的密度,g取。求:
(1)苹果漂浮在水面上时受到的浮力大小;
(2)苹果浸没在水中时受到的浮力的大小。
【答案】(1)1.5N;(2)2.5N
【解析】(1)苹果的质量,则苹果的重力
苹果漂浮在水面上时受到的浮力等于重力,则浮力
F1=G=1.5N
(2)苹果的质量,苹果密度均匀,其密度,则苹果的体积
苹果浸没在水中时受到的浮力
28. 某次物理活动举行了“造船”比赛,小明选了一块的圆柱体橡皮泥,它的体积为,小明用这块橡皮泥造出了一只小船。经测试,在确保船只仍漂浮在水面的前提下,船内最多可放的物体,如图所示。已知,g取,求:
(1)此时小船受到的浮力有多大?
(2)此时小船排开水的体积有多大?
【答案】(1);(2)
【解析】(1)船内放的物体,处于漂浮的状态,根据物体的沉浮条件可知
(2)根据阿基米德原理,此时小船排开水的体积
答:(1)此时小船受到的浮力为;
(2)此时小船排开水的体积为。
核心素养学习目标
知识解读易错警示示
注意!
考点例题精讲确确考向
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2026人教版新教材物理八年级下册同步精讲精炼学案(全国通用)
第十章 浮力
专题18 物体的浮沉条件及其应用
1.物理观念:理解物体的浮沉条件,包括物体的密度与液体密度的关系,以及由此产生的浮力与重力的对比关系。这是理解物体浮沉现象的基础。能运用浮沉条件解释和说明生活生产实际中的现象,例如船只的浮沉、潜水器的升降等。
2.科学思维:能运用平衡和非平衡的思想分析物体的浮沉情况,也能用转换及等效思想解决实际问题。
3.科学探究:通过实验,学生可以观察物体在不同密度液体中的浮沉情况,从而更直观地理解浮沉条件。同时,实验还可以培养学生的动手能力和科学探究精神。
4.科学态度与责任:通过对浮沉条件的学习和应用,学生可以学会如何分析和解决与浮沉相关的物理问题。能对我国高科技产品,比如辽宁舰等在大海中航行用到的相关知识有进一步了解,激发同学们学习热情,做有理想有担当的新时代青年。
知识点1.物体的浮沉条件
1. 前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
2. 重力与浮力的关系如下表所示:
浮沉状况 物理现象 运动状态 条件 物液密度关系 V排与V物的关系
浮 上浮 在液体中向上运动 向上运动 F浮>G物 V排=V物
漂浮 浮在液面上 静止在液面上 F浮=G物 V排<V物
悬 悬浮 停留在液体中任何深度的地方 静止在液体中 F浮=G物 V排=V物
沉 下沉 在液体中向下运动 向下运动 F浮<G物 V排=V物
沉底 停留在容器底部 静止在容器底部 F浮+FN=G物 V排=V物
【重点栓释】
(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)物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的,则物体密度为ρ。
(3)悬浮与漂浮的比较:相同点: ;
不同点:悬浮时,,;漂浮时,,。
(4)判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较与G或比较与。
(5)物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中,示数为F,则物体密度为:。
(6)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
3. 漂浮问题“五规律”:
(1)物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
(2)同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
(3)同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
(4)漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
(5)将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
知识点2. 浮沉条件的应用
1.轮船
(1)工作原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。
(3)排水量:轮船满载时排开水的质量。单位是t,由排水量m 可计算出:排开液体的体积;排开液体的重力;轮船受到的浮力,轮船和货物共重。
注意:轮船始终漂浮在水面上,F浮=G,当它从内陆河中驶入海中,受到的浮力是不变的,由于海水的密度大于河水的密度,它排开海水的体积小于排开河水的体积,所以它要上浮一些。
2. 潜水艇
(1)工作原理:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。
(2)潜水艇在水面下潜行时,浸没在水中的潜水艇排开水的体积不变,受到的浮力也不变。
3. 气球和飞艇
工作原理:气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。
4. 密度计
(1)原理:利用物体的漂浮条件来进行工作。
(2)构造:测定液体密度的仪器。下面的金属粒能使密度计直立在液体中。
(3)刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大(上小下大)。
注意:在解决比较难的浮力问题时,经常用到二力平衡的思想。
(1)物体漂浮或者悬浮时,物体处于平衡状态,这时浮力等于重力F浮=G
(2)有一个重物压在物体上,物体静止在液体表面或者悬浮在液体中,这时物体的重力加上重物的压力等于物体在液体中受到的浮力,即F浮=G+N
(3)物体挂在弹簧秤下,并且部分或全部浸在液体中,物体平衡时,物体重力等于弹簧秤读数加上物体受到的浮力,即F浮+F=G
(4)物体在液体里,物体下端用绳拴住,并且部分或全部浸在液体中,物体平衡时,物体重力加上绳的拉力等于物体受到的浮力,F浮=G+F
重要解题方法总结:
一、与浮力有关的计算题四种基本方法
(一)计算浮力的基本方法
1.用弹簧测力计测浮力即称重法:把物体挂在弹簧测力计上,记下其在空气中弹簧测力计的示数F1=G(G是物体受到重力),再把物体浸入液体,记下弹簧测力计的示数F2,则物体在液体中受到的浮力F浮=F1-F2
2.用浮力产生的原因求浮力即压力差法:浸没在液体中的物体受到液体向上的压力为F1,向下的压力为F2,则物体受到液体对其向上的浮力F浮=F1-F2
3.用漂浮或悬浮的条件求浮力即平衡法:物体漂浮或悬浮在液体中时,均有F浮=G。G为物体自身的重力,F浮为液体对物体的浮力。
4.用阿基米德原理求浮力即公式法:F浮=G排或F浮=ρ液 V排g(知道物体排开液体的质量或体积时常用)。
(二)计算浮力的基本思路
1.仔细审题,注意抓住隐含条件的关键词,如浸入、浸没、装满、未装满、溢出、未溢出、漂浮、悬浮、上浮、下沉等。
2.确定研究物体,并对物体进行受力分析(重力、浮力、拉力或压力等)。
3.在受力分析的基础上,列出关系式,比如物体在液体中漂浮或悬浮时F浮=G物;用线吊在液体中时:F浮=G-G示;被强制压(按)入液体中时,F浮=G+F(F为压力或拉力),若有几个物体连接在一起,可以将它们视为一个整体进行研究。
4.把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式,代入已知量解出未知量,这种思维方式不仅对较难题适用,对解较容易的浮力题也适用。
二、等效方法运用 ( http: / / www. / link url=aTheh2eP68dO301DsRJYzN23QGAw2KB7qIEqKzPVrKYG-nTvtt46kzMxC5Aym4m7e_jx_CJufTEShK1gcfe3wsoE_ooZAH--wM-_eY6YxHxzb4JvVBN-52IMS4AfWdCmpj83GFJ-K5V3oWI_jAqVm3R01OgszXvtYrb74hSy33Gd6GF_GacmtpiOme34zp16fmb_JRGxAuQY7V61jo0gtvolUw57_avEyASVr6fpN4bjqMPwZzrqHLKP8Kbfvr0XkR4HmrllZuTZ-IZAtiD9yv4bqLkDFzmVBbcKffD8r4yufQRYqhHXn-2BFu3L6-9XzpA6uAhaTTyxoV4ePECd9PenzREyFMoyDAS_2KOlYKJ9RyKf4W0n30r4_dQQuhh3GWz2_XIk0ED1zm7LTtZ2aH3l9up7cEezbinnf1DkOt_Ne425DKNsdECqzXRwMIBI8uOIpmwiIWEVc3PTaoPLNL5quZXRTt61YK3AvUhgb9i_Zm3UaLm0JDgMApaWUjuPQdk9Kn-GV34-oho5b8Gkuq" \t "https: / / www. / _blank )
曹冲称象 ( https: / / www. / s tn=25017023_2_pg&ch=3&usm=3&wd=%E6%9B%B9%E5%86%B2%E7%A7%B0%E8%B1%A1&ie=utf-8&rsv_pq=fa80b7770005215d&oq=%E6%9B%B9%E5%86%B2%E7%A7%B0%E8%B1%A1%E7%9A%84%E6%95%85%E4%BA%8B&rsv_t=c7c7cva81Nbq+SlswvYIPZVcjoXXd+ / PU+GRBXGkMwswlMRimDd1u2HpQHt0dhlYE1Sxjw&rsv_dl=re_dqa_generate&sa=re_dqa_generate" \t "https: / / www. / _self )的故事讲述了曹操 ( https: / / www. / s tn=25017023_2_pg&ch=3&usm=3&wd=%E6%9B%B9%E6%93%8D&ie=utf-8&rsv_pq=fa80b7770005215d&oq=%E6%9B%B9%E5%86%B2%E7%A7%B0%E8%B1%A1%E7%9A%84%E6%95%85%E4%BA%8B&rsv_t=42e8UlWqQ65KsXVKEschzlUsQCVaVrNDYVgbN4qZSxH / WOq3ySJftEuWPQoTg&rsv_dl=re_dqa_generate&sa=re_dqa_generate" \t "https: / / www. / _self )的儿子曹冲如何巧妙地称出大象的重量。 这个故事发生在三国时期,当时孙权 ( https: / / www. / s tn=25017023_2_pg&ch=3&usm=3&wd=%E5%AD%99%E6%9D%83&ie=utf-8&rsv_pq=fa80b7770005215d&oq=%E6%9B%B9%E5%86%B2%E7%A7%B0%E8%B1%A1%E7%9A%84%E6%95%85%E4%BA%8B&rsv_t=ccd5SsA7 / koNvhPj2VIhM+3q4tpVbHqiQWvlbLookXwac3yy1MU+yv0WkMHjoH5bfQ5Mpg&rsv_dl=re_dqa_generate&sa=re_dqa_generate" \t "https: / / www. / _self )送给曹操一只大象,曹操想知道大象的重量,但大臣们都没有想出办法。曹冲提出将大象放在大船上,刻下水位标记,然后将石头装上船直到水位回到标记处,这样石头的重量就等于大象的重量。通过这种方法,成功称出了大象的重量。 这个故事不仅展示了曹冲的聪明才智,还体现了他的仁爱和通达。曹冲曾智救库吏,通过自己的智慧帮助了许多人免于惩罚,曹操也因此更加宠爱这个聪明的儿子。曹冲称象的方法简单而巧妙,利用了物理学的浮力原理,显示出他在年幼时就已经具备超乎常人的智慧。
三、物体浮沉条件在轮船、潜水艇、浮沉子、热气球等类问题的应用思维方法(说明:参考网上作者思路形成)
1. 物体浮沉条件在轮船类问题的应用思维方法
①原理:轮船始终漂浮,且F浮=G总=G船+G货。正常工作时,都是处于漂浮状态,所受浮力不变,始终等于自身(船与货物)重力。
②当轮船从河里驶向海里:F浮不变,ρ液变大,V排变小,轮船会上浮一些;反之下沉一些。
③装货卸货问题:轮船在水面上处于漂浮状态,浮力等于重力;
卸货时,重力不断减小,
G船=F浮
但仍然漂浮,根据F浮=ρ液gV排,不变,∴ 船的吃水线会变浅,装货时与卸货相反。
④最大排水量问题:m排水量 → G排水量=m排水量g → F浮=G排水量 → F浮=G自+G货
2. 物体浮沉条件在潜水艇类问题的应用思维方法
浮力大于重力时,物体上浮;浮力小于重力时,物体下沉。
3. 物体浮沉条件在浮沉子类问题的应用思维方法
①握紧大塑料瓶,大瓶内气压变大,将水压入小玻璃瓶,使浮沉子重力变大,小瓶下沉;
②松开大瓶,小瓶内被压缩的气体将水压出来,G变小,小瓶上浮;
③用恰当力度捏瓶,G=F浮,小瓶悬浮。
4. 物体浮沉条件在热气球、飞艇类问题的应用思维方法
热气球/飞艇原理:充入密度比空气小的热空气/氢气来实现升空,使F浮>G
在空气中:F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV球 G球=ρ气gV球
5. 盐水选种模型
盐水选种的原理是浮力原理和密度差异,通过调整盐水浓度使密度较小的不饱满种子浮起,而密度较大的饱满种子下沉。
通过配制合适浓度的盐水(密度介于饱满与不饱满种子之间),可实现两者分离:
饱满种子 :密度>盐水密度→下沉
不饱满种子 :密度<盐水密度→上浮并漂浮
6. (拓展)利用浮力知识测密度等
类型1.台秤(天平)测密度的基本思路
①用电子秤测出水的质量,记为m1;
②用细线吊着物体浸没在水中,记录此时的示数为m2;
③直接将物体浸没在水中,记录此时的示数为m3;
④表达式:固体质量m=m3-m1;固体体积;固体密度
类型2.量筒测密度的基本思路
①容器中装适量水,刻度尺测出此时高度为h1;
②将瓷碗放入水中,让瓷碗漂浮在水面上,用刻度尺测出此时水面高度为h2;
③将瓷碗浸没在水中,用刻度尺测出此时水面高度为h3;
④表达式:固体质量m=ρ水S容(h2-h1);固体体积V=S容(h3-h1);固体密度
类型3. 称重法测固体密度的基本思路
①用弹簧测力计测出固体在空气中受到的重力,示数为F1;
②把固体浸没在水中不接触容器,弹簧测力计示数为F2;
③表达式:固体质量;固体体积:;固体密度:
说明:通过已知水的密度得到未知固体的密度。
类型4.称重法测液体密度(水以外的液体)的基本思路
①用弹簧测力计测出固体在空气中受到的重力,示数为F1;
②把固体浸没在水中不接触容器,弹簧测力计示数为F2;
③把固体浸没在液体中不接触容器,弹簧测力计示数为F3;
④表达式:在水中;在未知液体中;固体密度:。
说明:通过两次V排相等列式得到未知液体的密度。
类型5. 浮力秤测质量的基本思路
①浮力秤:上部为均匀柱体的空塑料瓶挂配重,竖直漂浮在水中;
②原理:浮力秤漂浮(物体漂浮的条件)。
③表达式:物体质量m=ρ水Sh。
刻度特点:上大下小,刻度均匀
类型6. 挂球入水测密度的基本思路
图甲:G杯=F浮1=ρ水gS2h1……………………………………①
图乙:G杯+G球=F浮2=ρ水gS2h2………………………………②
图丙:G杯+G球=F浮3=ρ水g(S2h3+V球)……………………③
小球体积:V=S2(h2-h3)
②-①式得:G球=ρ水gS2(h2-h1)
则小球质量:
小球密度:
类型7.投球入水测密度的基本思路
图甲:G杯=F底压1=ρ水gS1h1……………………………………①
图乙:G杯+G球=F底压2=ρ水gS1h2………………………………②
图丙:小球体积:ΔV=S1(h3-h1)=V球
②-①式得:G球=ρ水gS1(h2-h1) m球=ρ水S1(h2-h1)
小球密度:
四、注排水问题思维方法总结(说明:参考网上作者思路形成)
类型1.不受约束的自由物体,当ρ物>ρ水时,压强浮力等问题
如图所示,物体自由放在容器内,现匀速向容器中注水,直至水刚好加满(容器足够高)。
(1)临界点分析
临界点A:物体刚好浸没时,h水=h物 临界点B:水刚好加满时,h水=h容
(2)过程分析
①水面先较快上升,后较慢上升直到加满;
②水对容器底部的压强(或压力)先较快增大,后较慢增大;
③物体受到的浮力先变大后不变;容器对物体的支持力先变小后不变。
(3)图像分析
类型2.不受约束的自由物体,当ρ物<ρ水时,压强浮力等问题
如图所示,物体自由在容器内,现匀速向容器中注水,直至水刚好加满(容器足够高)。
(1)临界点分析
临界点A:物体刚好漂浮时,F浮=G物,,
临界点B:水刚好加满时,h水=h容
(2)过程分析
①水面先较快上升,后较慢上升直到加满;
②水对容器底部的压强(或压力)先较快增大,后较慢增大;
③物体受到的浮力先变大后不变;容器对物体的支持力先变小后为0。
(3)图像分析
类型3.底部系绳类型受约束的物体,当ρ物<ρ水时,压强浮力等问题
如图所示,物体通过细绳与容器底部相连,现匀速向容器中注水,直到水刚好加满(容器足够高)。
(1)临界点分析
临界点A:物体刚好漂浮时,F浮=G物,
临界点B:绳子刚好拉直时,h水=h浸+L绳,F浮=G物,F拉=0
临界点C:物体刚好浸没时,h水=h浸+L绳,F浮=ρ水gV物
临界点D:水刚好加满时,h水=h容
(2)过程分析
①水面先较快上升,后较慢上升,最后再较快上升直到加满;
②水对容器底部的压强(或压力)先较快增大,后较慢增大,然后再较快增大,最后再较慢增大;
③物体受到的浮力先变大后不变再变大再不变;容器对物体的支持力先变小后为0;细线对物体的拉力先为0再变大然后不变。
(3)常考图像分析
类型4.底部细杆类型受约束的物体,当ρ物<ρ水时,压强浮力等问题
如图所示,物体底部的中心通过一段细杆与容器底部相连,现匀速向容器中注水,直至水刚好加满(容器足够高)。
(1)临界点分析
临界点A:杆子刚好完全浸入水中时,h水=h杆,在此之前,杆子的支持力F支=G物,物体受到的浮力F浮=0
临界点B:物体受到的浮力F浮=G物,,杆子的支持力F支=0,此后继续加水,杆子对物体的力变为向下的拉力
临界点C:物体刚好浸没时,h水=h物+h杆,V排=V物,F浮=ρ水gV物
临界点D:水刚好加满时,h水=h容
(2)过程分析
①水面先较慢上升,后较快上升,再较慢上升直到加满;
②水对容器底部的压强(或压力)先较慢增大,后较快增大,然后再较慢增大;
③物体受到的浮力先为0再变大后不变;杆子对物体的支持力先不变后变小,然后反向变为向下的拉力变大后不变。
(3)常考图像分析
类型5.底部细杆类型受约束的物体,当ρ物>ρ水时,压强浮力等问题
如图所示,物体底部的中心通过一段细杆与容器底部相连,现匀速向容器中注水,直至水刚好加满(容器足够高)。
(1)临界点分析
临界点A:杆子刚好完全浸入水中时,h水=h杆,在此之前,杆子的支持力F支=G物,物体受到的浮力F浮=0
临界点B:物体刚好浸没时,h水=h物+h杆,V排=V物,F浮=ρ水gV物
临界点C:水刚好加满时,h水=h容
(2)过程分析
①水面先较慢上升,后较快上升,再较慢上升直到加满;
②水对容器底部的压强(或压力)先较慢增大,后较快增大,然后再较慢增大;
③物体受到的浮力先为0再变大后不变;杆子对物体的支持力先不变后变小,然后反向变为向下的拉力先变小后不变。
(3)常考图像分析
易错点:排水量概念理解错误,导致解答问对题失败。
错误认识:轮船的大小用排水量表示,即满载货物时排开水的重力G排。
正确认识:轮船的大小用排水量表示,即满载货物时排开水的质量m排。
考点1. 利用浮沉条件判断物体浮沉情况
两种方式比较物体的浮沉条件
(1)比较浮力与重力的大小
①F浮> G时,物体上浮;
②F浮< G时,物体下沉,直至沉底;
③F浮= G时,物体悬浮或漂浮。
(2)比较液体密度和物体密度的大小
①ρ液>ρ物时,物体上浮,直至漂浮状态;
②ρ液<ρ物时,物体下沉,直至沉底状态;
③ρ液=ρ物时,物体悬浮在液体中的任意位置。
【例题1】(2025宁夏)向装有细沙的气球中吹入适量气体,使其恰好悬浮在水中,如图所示。以下说法正确的是(  )
A. 气球悬浮在水中时,所受浮力小于排开的水所受到的重力
B. 将气球用细棒压入水底的过程,气球所受水的压强不变
C. 将气球用细棒压入水底的过程,气球所受浮力不变
D.将气球用细棒压入水底,撤去细棒后,气球不会上浮
【答案】D
【解析】A.根据阿基米德原理,物体所受浮力等于排开液体所受的重力,所以气球悬浮时,浮力等于排开的水的重力,故A错误;
B.将气球压入水底过程中,深度增加,根据,气球所受水的压强会增大,故B错误;
C.压入水底过程中,气球体积会因水的压强增大而变小,排开水的体积变小,根据,浮力会变小,故C错误;
D.开始气球悬浮,受到的浮力与其重力大小相等,气球被压入水底后,体积变小,浮力变小,浮力小于重力,所以撤去细棒后,气球不会上浮,故D正确。故选D。
(考点1的变式练1)如图所示,将香瓜和樱桃放入同一个盛有水的水槽中,质量较大的香瓜漂浮在水面上,质量较小的樱桃沉在水底。关于此现象,下列说法中正确的是(  )
A. 樱桃的密度小于香瓜的密度
B. 香瓜受到的浮力大于它受到的重力
C. 樱桃受到的浮力等于它受到的重力
D. 香瓜受到的浮力大于樱桃受到的浮力
(考点1的变式练2)如图为我国“辽宁号”航空母舰演习时的场景。下列说法正确的是(  )
A. “辽宁号”所受浮力的方向是竖直向下的
B. “辽宁号”所受浮力和重力是一对相互作用力
C. 战斗机从“辽宁号”上起飞后,舰体所受浮力变小
D. “辽宁号”从渤海驶入黄海后,舰体所受浮力变大
考点2. 物体的浮沉条件解决实际应用 ( javascript:void(0)" \o "物体的浮沉条件及其应用 )
1.浮力控制原理:由阿基米德原理F浮=G排=ρ水gV排可知,浸在液体中的物体,所受浮力的大小是由液体的密度和物体排开液体的体积决定的。
(1)增大浮力的方法
①增大液体的密度。如水中加盐搅拌后,可使沉底的鸡蛋浮起来。
②增大物体排开液体或气体的体积。如飞艇、热气球、钢铁制成的轮船等。
(2)减小浮力的方法
①减小液体的密度。如往盐水中加清水,可减小液体的密度以使漂浮的鸡蛋下沉至水底。
②减小物体排开液体(或气体)的体积。如飞艇降落时,通过将辅助气囊中的气体放出,使飞艇排开空气的体积减小,从而减小空气浮力,使飞艇降落。
2.浮沉条件的应用实例
(1)轮船
①漂浮原理:“空心法”控制浮沉,即把密度比水大的钢铁制成空心的,使其能排开更多的水,从而增大其所受浮力,使轮船可以漂浮在水面上。
②工作分析:同一艘轮船,不论是在河(江)水里行驶,还是在海水里行驶,都是处于漂浮状态的,即满足 F浮= G(浮力的大小是不变的)。不同之处在于河(江)水与海水的密度不一样,由阿基米德原理F浮= G排= ρ液gV排可知,当轮船从海水中驶人河(江)水中时,ρ液变小, V排变大,轮船应会沉下去一些,即轮船的吃水深度变大;反之,轮船从河(江)水中驶人海水中时,ρ液变大, V排变小,轮船应会浮上来一些,即轮船的吃水深度变小。
③大小表示:轮船的大小通常用排水量来表示。排水量就是轮船装满货物时排开水的质量,即
m 排 =m船+m货。
(2)潜水艇
①浮沉原理:通过改变自身的重力来实现上浮或下潜。
②工作分析:当潜水艇浸没在水中时,其排开水的体积是不变的,因此潜水艇浸没后受到的浮力不变。但潜水艇的艇身装有水舱(如图所示),当向水舱充水时,潜水艇变重(F<G),逐渐潜入水中;当水舱充水后潜水艇重等于同体积的水重时(F=G),它可以悬浮在水中;当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时,潜水艇变轻(F浮> G),从而上浮。
(3)气球和飞艇
①升降原理:通过改变自身的重力和体积来实现升降。
②工作分析:气球和飞艇(如图所示)里充入的是密度小于空气的气体,在空气中受到向上的浮力F浮和向下的重力G球(G球=G壳+ G气,G气很小)。以热气球为例进行分析。
当F浮>G壳+G气时,气球上升;升空过程中空气的密度逐渐变小,由 F浮=ρ空gV排可知F浮变小,当F浮=G壳十G气时,气球悬浮于一定高度处;若要继续上升,就要减小G壳(只需将原来装在气囊壳体中的重物抛掉即可),使F浮>G壳十G气,当达到一定高度,又会出现F浮= G壳+G气的情况,气球又将悬浮。要下降时,需将气囊中的气体放出一些,使气囊体积变小,即V排变小,从而使F浮变小,当F浮<G壳+G气时,气球下降随着高度的降低,空气的密度将变大,则F浮变大,当F浮=G壳+G气时,气球在空中悬浮;若继续放出气体,气球将继续下降。
【例题2】(2025重庆)2025年4月28日,全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸号”下水,如图所示。其体积为,依靠智能压载水舱系统进行浮沉调节,可实现数十米深的下潜、静态悬浮和水下航行。(近海海水密度取)求:
(1)“蓝鲸号”在近海悬浮时所受浮力;
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面处的顶部受到海水的压强;
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水密度突变为时,至少应增加多少自重才能防止上浮。
【答案】(1)1.2×105N (2)2×105Pa (3)3600N
【解析】(1)“蓝鲸号”体积为,在近海悬浮时,排开水的体积等于“蓝鲸号”的体积,由阿基米德原理可得所受浮力
(2)“蓝鲸号”在近海悬浮时,距海面处的顶部受到海水的压强
(3)若“蓝鲸号”从近海水平潜行至远海,海水密度突变为时,“蓝鲸号”所受浮力
由于“蓝鲸号”悬浮时受到的浮力等于自身重力,所以为了防止上浮,应增加自重
(考点2的变式练1)海啸导致南太平洋岛国汤加淡水紧缺,为实施人道主义救援,中国海军五指山舰日夜兼程抵达汤加之后,停泊于码头旁并通过管道向陆地输送550t淡水。如图所示,输水过程中,五指山舰(  )
A. 舰体略上浮受到浮力不变
B. 舰体略上浮受到浮力变小
C. 舰体略下沉受到浮力不变
D. 舰体略下沉受到浮力变大
(考点2的变式练2)如图所示,将一体积为的质量分布均匀的正方体木块轻轻放入一盛满某种液体的溢水杯中,溢出液体的体积为;若将木块从中间锯掉一半,将剩余部分再次轻轻放入装满该液体的溢水杯中,则该液体会溢出(  )
A. B. C. D.
1. 室内火灾发生时,受困人员应采取弯腰甚至匍匐的姿势撤离,以尽量减少有害气体的吸入。这是因为燃烧产生的有害气体(  )
A.温度较低,密度较大,聚集在下方 B.温度较低,密度较小,聚集在上方
C.温度较高,密度较大,聚集在下方 D.温度较高,密度较小,聚集在上方
2.小京洗水果时,发现体积较小的桔子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底,如图所示。下列说法正确的是(  )
A.桔子的密度小于芒果的密度 B.桔子受到的浮力大于它受到的重力
C.桔子受到的重力小于芒果受到的重力 D.桔子受到的浮力大于芒果受到的浮力
3.水平桌面上,甲、乙两个相同的杯中盛有密度不同的液体,现将两个完全相同的小球分别放入杯中,待小球静止时,两杯中液面恰好相平,小球的位置如图所示,则(  )
A.乙杯底部受到液体的压强较大 B.甲杯中小球受到的浮力较大
C.甲杯中液体密度较大 D.向乙杯中缓慢倒入同种液体,小球受到的浮力增大
4. 将一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中,如图所示,鸡蛋沉入水底,鸡蛋重为G,然后逐渐向水中
加入食盐并使其溶解,在鸡蛋渐渐浮起到静止的过程中,鸡蛋所受的浮力随时间变化图像正确的
是(  )
A. B. C. D.
5. 放在水平桌面上的甲乙两个相同的容器盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放在两容器中,当物块静止时,两容器中的液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示,则(  )
A. 甲容器中物块排开液体的重力较大
B. 甲容器底受到的压强大
C. 乙容器中的液体密度大
D. 乙容器中物块受到的浮力大
6. 潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处。与a处相比,潜水艇在b处(  )
A.受到浮力大小变小 B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变 D.排开液体重力变大
7. 如图所示,水平桌面上放置两个相同的容器,甲中有一小物块悬浮于水中,乙中有一个小球漂浮在水面上,此时容器内水面高度相同。则下列说法正确的是(  )
A. 两个容器对桌面的压强关系:p甲<p乙
B. 水对两个容器底部的压力关系:F甲>F乙
C. 如果向甲中加入酒精并搅拌均匀,小物块受到的浮力变小
D. 如果向乙中加入盐水并搅拌均匀,小球受到的浮力变大
8.如图所示,水平桌面上盛有适量盐水的烧杯中,漂浮着冰块A,悬浮着物块B。当冰块A完全熔化后,下列分析正确的是(  )
A.烧杯中盐水的密度变小 B.烧杯内液面不发生变化
C.杯底受到液体的压强变小 D.物块B受到的浮力变小
9. 如图所示,烧杯中装有适量的水,现有质地均匀,不吸且不溶于水的a、b两实心柱体,质量之比为3∶1,体积之比为4∶1,将b置于a上面一起放入烧杯中,静止时a的上表面刚好与液面相平,下列说法正确的是(  )
A. a的密度为
B. 单独把a放入烧杯中,有四分之三的体积露出液面
C. 单独把b放入烧杯中,有四分之一的体积露出液面。
D. 单独把a放入烧杯中时,其下表面液体压强与图中a的下表面液体压强之比为3∶4
10. 用同种材料制成质量相等的方形盒和实心玩具鱼,把玩具鱼密封在盒内,将盒放入水中,盒在水中静止时的位置如图所示。已知材料密度为,盒的体积为V,水的密度为,则下列说法正确的是( )
A.玩具鱼的质量为 B.盒与玩具鱼的体积之比为
C.水对盒下表面的压力为 D.盒空心部分的体积为
11. 我国东部战区组织了环台岛军事演习,这是对“台独”分裂势力与外部反华势力勾连挑衅的严重警告,是捍卫国家主权和领土完整的必要行动。如图所示为参加演习的我国辽宁号航空母舰,当战斗机从军舰上起飞后(  )
A. 舰体略上浮,受到浮力不变 B. 舰体略上浮,受到浮力变小
C. 舰体略下沉,受到浮力不变 D. 舰体略下沉,受到浮力变大
12. 质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针将草莓轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,不计细针体积。下列判断正确的是(  )
A. 甲图中,水对杯底的压力为
B. 乙图中,草莓的质量为
C. 丙图中,草莓排开水的体积为
D. 丙图中,细针对草莓的压力为
13. 在《浮力》单元复习课上,学生用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密度。如图甲,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;如图乙,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。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和,它们的关系是
B. 鸡蛋的体积为
C. 鸡蛋的密度为
D. 鸡蛋密度为
14. 把重为0.5N的鸡蛋放入盐水中,鸡蛋静止时如图所示,此时鸡蛋处于____(选填“漂浮”或“悬浮”)状态,它受到的浮力为_____N。
15. 洗水果时,发现芒果比油桃大,放入水中后芒果沉底、油桃漂浮,如图甲所示。它们受到的浮力大小关系为F浮芒________F浮桃;用天平正确测量油桃的质量,所放砝码及游码位置如图乙所示,则油桃的质量是______g;芒果的体积一定________(>/16. 如图,将高为5cm的长方体木块缓慢放入盛满水的容器中,静止时木块在水面上漂浮,下表面到水面的距离为3cm,排开水的重力为3N。则木块下表面受到水的压强是 Pa,木块受到的浮力是 N,木块的质量是 kg,木块的密度是 kg/m3(,g取10N/kg)。
17. 泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示,冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,由于浮力大于重力而______;茶叶充分吸水后由于其密度______水的密度而下沉。
18. 小悦用塑料瓶等材料,制作了一个潜水艇模型。他把潜水艇模型放入装有水的盆中,模型在水中漂浮,如图所示。小悦必须从进气(排气)管口处_________(选填“吹”或“吸”)气,改变潜水艇模型自身的_________力,实现在水盆中下沉。
19. 潜水艇的“掉深”指的是潜艇在水下航行时突然遇到密度较______的海水,浮力急剧减小,就会像汽车掉进悬崖一样急剧掉向海底,此时若想自救,潜艇应______(“向内充水”或“向外排水”)。
20. 全球首艘智能型无人系统航母船“珠海云”号(如图所示)在广州下水。“珠海云”号排水量为2000吨,满载时受到的浮力为______N,船上的无人机起飞后船身受到的浮力______(填“变大”“变小”或“不变”),无人机受到重力的方向______。(g取10N/kg)
21. 我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟方米深处多次成功坐底,标志着我国在载人深潜领域达到了世界领先水平。“奋斗者”号在深水下潜过程中所受水的压强_____,浮力_____。(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”,整个过程潜水器的体积不变)
22. 将两个相同的小球分别放入装满不同液体的甲乙相同烧杯中,稳定后如图所示,甲中小球漂浮,乙中小球沉底,甲烧杯溢出的液体质量_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)乙烧杯溢出的液体质量,此时_______(选填“甲”或“乙”)杯底部受到的液体压力较大。
23. 丽丽使用电子秤称得一个鸡蛋的质量为55g,将其放入水中后沉入水底,如图所示,逐渐向水中加盐,待鸡蛋悬浮于水中静止时,鸡蛋所受浮力大小为_____N;沉底时鸡蛋受到的浮力为F1,悬浮时鸡蛋受到的浮力为F2,则F1_______F2(选填“>”、“=”或“<”)。
24.小莉模拟古人利用浮力打捞铁牛,模拟过程和测量数据如图所示。①把正方体M放在架空水槽底部的方孔处(忽略M与水槽的接触面积),往水槽内装入适量的水,把一质量与M相等的柱形薄壁水杯放入水中漂浮,如图甲所示;②向杯中装入质量为水杯质量2倍的铁砂时,杯底到M上表面的距离等于M的边长,如图乙所示,此时水杯浸入水中的深度h=_______cm;③用细线连接水杯和M,使细线拉直且无拉力,再将铁砂从杯中取出,当铁砂取完后,M恰好可被拉起,完成打捞后,如图丙所示。则M与水杯的底面积之比为________。
25.如图所示是正在水中上浮的木块,请画出木块在水中所受重力G和浮力F浮的受力示意图.
26. 小明探究“怎样使物体上浮”,将体积相等的两个物体A、B浸没在水中,松开手,物体静止时如图甲所示。(g取10N/kg)
(1)如图乙所示,选择物体A进行实验,用弹簧测力计测出其重力GA= N,浸没在水中受到的浮力FA= N,A的体积VA= cm3;
(2)测出物体B的重力GB,发现GB小于 (选填“GA”或“FA”),初步得到物体上浮的条件;
(3)将物体A从水中提起的过程中,发现弹簧测力计示数变大,你认为可能的原因是 。
27. 从高处掉入水里的苹果,最终会漂浮在水面上。设苹果的质量,苹果密度均匀,其密度,水的密度,g取。求:
(1)苹果漂浮在水面上时受到的浮力大小;
(2)苹果浸没在水中时受到的浮力的大小。
28. 某次物理活动举行了“造船”比赛,小明选了一块的圆柱体橡皮泥,它的体积为,小明用这块橡皮泥造出了一只小船。经测试,在确保船只仍漂浮在水面的前提下,船内最多可放的物体,如图所示。已知,g取,求:
(1)此时小船受到的浮力有多大?
(2)此时小船排开水的体积有多大?

核心素养学习目标
知识解读易错警示示
注意!
考点例题精讲确确考向
课节重点难点精练达标培优
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