1264920012179300物体的浮与沉学案
学习目标
1、阿基米德原理,理解浮力大小与 哪些因素有关
3、会灵活选择公式计算浮力大小
4、理解物体浮沉条件,会利用物体浮沉条件判断物体的浮沉状况
5、知道漂悬浮条件,会利用漂悬浮条件解决实际问题。
重点难点
重点:理解物体浮与沉的判定方法
难点:利用漂浮或悬浮条件解决实际问题
考点精析:
物体在液体中的四种状态:
1、上浮 2漂浮 3悬浮 4下沉
二、物体在不同状态下的受力分析:
上浮:浮力_______重力,
下沉:
漂浮:
悬浮:
三、物体浮沉的判定方法:
(1)比物体所受的浮力和_______关系。(2)比物体和液体的密度关系。
(3)改变物体浮沉的方法:改变_____ 或______改变液体或________的密度。
物体浮沉条件的应用
轮船的工作原理:改变浮力。将钢铁做制成空心的轮船,可以排开更多的水,漂浮在水面上。
2、潜水艇的工作原理:改变自身重力,来实现浮沉的。
潜艇排出舱内的水重力减小,潜艇上浮,潜艇吸入海水,重力变大,实现下沉。
3、气球与飞艇:内部充入密度比空气小的氢气
4、密度计:利用物体的漂浮条件制成,原理式:F=G
同一只密度计放在不同的液体中,处于漂浮状态时,浮力不变,根据阿基米德原理,密度大的液体排开液体体积小。
经典名题:
1.将质量相等的甲,乙两实心球放在盛水的杯中,静止时如图示,下列判断正确的是( )
A.甲球的密度较大 B.甲球受到的浮力较大
C.乙球排开水的体积较大 D.两球受到的浮力相等
2.埃及时间2021年3月23日上午8时,中国台湾长荣集团旗下巴拿马籍货轮“长赐号”在苏伊士运河搁浅。为了帮助长赐号脱困,下列方案可行的是( )
A.增大河水的密度 B.减小货轮没入水中的体积
C.使用轮船牵引 D.深挖河道,增大河水的深度
3.下列关于浮力利用的说法正确的是( )
A.一艘轮船从河里开到海里,它受到的浮力增大
B.宇航员翟志刚能“行走”太空是因为他受到了浮力的作用
C.悬浮在水中的潜水艇,若水舱中水位在上升,那么潜水艇一定上浮
D.在空中上浮的气球里充满密度小于空气的气体
4.如图所示,水平桌面上有两个相同的圆柱形容器甲、乙,在容器底部分别放置两个完全相同的实心小球A、B,现在容器中倒入体积相同的不同液体,待液体静止后发现容器中的液面h甲、h乙不相平,若容器底都受到液体的压强为分别p甲、p乙,下列判断正确的是( )
A.若h甲>h乙,则p甲=p乙 B.若h甲>h乙,则p甲<p乙
C.若h甲<h乙,则p甲=p乙 D.若h甲<h乙,则p甲<p乙
5.将三个质量相等的实心小球a、b、c放入装有水的容器中静止时所处的状态如图所示,其中a球漂浮,b、c两球沉底。三个小球的体积关系为false。则下列说法正确的是( )
A.三个小球所受浮力大小关系为false
B.三个小球的密度关系为false
C.三个小球排开水的体积关系为false
D.球b对容器底部的压力等于球c对容器底部的压力
6.关于浮沉条件的应用,下列说法正确的是( )
A.轮船从长江驶入大海,所受浮力大小不变
B.飞艇中所装气体密度大于空气密度
C.密度计利用了悬浮原理测密度
D.潜水艇是靠改变自身所受浮力大小来实现上浮或下潜的
7.如图所示,两个底面积相同的圆形容器甲和乙中分别盛有两种质量相等的不同液体,两容器中的液面刚好相平。现将一金属小球分别放入甲、乙两容器的液体中,金属球都沉在甲、乙两容器的底部,金属球在甲中受的浮力为F甲,在乙中受的浮力为F乙,则正确的是(金属球沉底且液体均无溢出)( )
A.F甲<F乙 B.F甲>F乙
C.放入球前,甲容器底液体压强大D.放入球后,甲容器底液体压强增加的多
8.将橙子、鸡蛋和小柿子放入盐水中,静止时如图所示,橙子漂浮,鸡蛋悬浮,小柿子沉底,已知G橙>G鸡蛋>G小柿子,由此判断( )
A.橙子受浮力最小 B.鸡蛋受浮力最小
C.小柿子受浮力最小 D.三者所受浮力一样大
9.如图所示物体中,应用“流体压强与流速的关系”原理升空的是( )
A.火箭B.热气球C.飞D.战斗机
10.下列说法错误的是( )
A.密度计漂浮在不同液体中所受浮力相同
B.潜水艇通过改变自身重力实现上浮下沉
C.轮船用密度大于水的材料制成空心的,增大排开水的体积,增大浮力
D.热气球、飞艇充入密度大于空气的气体,从而漂浮在空中
11.潜水艇在海面下航行时的排水质量为m1,在海面上航行时的排水质量为m2,设海水的密度为ρ,下列说法中正确的是( )
A.潜水艇在海面下航行时所受浮力等于(m1一m2)g
B.潜水艇在海面下航行时所受的压力差(m1一m2)g
C.当潜水艇在海面上航行时,水中部分的体积为false
D.要使潜水艇潜入海面下,需要充入重为(m1一m2)g的海水
12.如图所示,质量相等的甲、乙两个实心正方体物块分别竖直悬浮在水中和漂浮在水面上,下列说法正确的是( )
A.甲的密度小于乙的密度 B.甲受到的浮力大于乙受到的浮力
C.水对甲下表面的压力大于水对乙下表面的压力 D.水对甲下表面的压强小于水对乙下表面的压强
13.如图所示,用橡皮泥捏成的实心小球沉入水底,而再将同样一块橡皮泥捏成的小船却能漂浮在水面上,关于橡皮泥受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.橡皮泥小球受到的浮力等于自身的重力
B.橡皮泥小球受到的浮力大于自身的重力
C.橡皮泥小船受到的浮力等于自身的重力
D.橡皮泥小船受到的浮力大于自身的重力
14.如图所示,将铝块A放在木块B上漂浮在水面,若将A投入水中,这时容器内水的液面高度及水对容器底部的压强变化情况是( )
A.上升、增大 B.下降、减小 C.不变、不变 D.不能确定
15.在水平桌面上有高度相同、质量可忽略的薄壁圆柱形容器甲和乙,将质量相等的水和酒精分别盛在甲、乙两容器中,两容器都刚好盛满,如下图所示。此时,甲容器对桌面的压力为F,现将密度为ρ的物体A分别放入水和酒精中(false酒精 A.F乙=F甲=F B.F乙>F甲=F C.F甲=F乙>F D.F甲>F乙=F
16.如图所示,完全相同的a、b两个长方体,长度为h,悬浮在密度为ρ的液体中。若两长方体 a、b下表面所受液体的压力分别为Fa、Fb,则Fa______Fb(选填“>”、“<”、或“=”)。
17.一个重为7N的物体,使其一半体积浸入水中,物体排开的水重为3N,此时它所受的浮力为______N,若将物体浸没在足够多的水中,由静止释放后物体将______(选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。
18.2019年12月17日,我国第一艘国产航空母舰山东舰在海南三亚某军港交付海军。如图,所示,山东舰满载时排水量60000t,可搭载30架歼—15战斗机,则山东舰满载时受到的浮力为___________N;当空中飞行的舰载机执行完训练任务返航停在舰船上后,舰船体将___________(选填“上浮一些”或“下沉一些”)。(g取10N/kg)
19.在一个圆柱形容器内盛有适量的水,水深20cm,则容器底部受到的压强为___________Pa;现将一质量为200g的密闭空心铁盒A 放入水中时,空心铁盒有一半浮出水面;当铁盒上放一个小磁铁B 时,铁盒恰好浸没水中。如图甲所示,当把它们倒置在水中时,A 有false的体积露出水面,如图乙所示。图乙的液面与图甲相比,液面会___________。(选填“升高”、“降低”或“不变”),小磁铁B 的密度为___________kg/m3(甲乙两图中液体均没有溢出)。
20.装满某液体的密封塑料瓶总重为6牛、体积为5 × 10-4米3,将它浸没在水中时,塑料瓶所受的浮力大小为____________牛;放手后塑料瓶会____________(上浮/下沉),在此过程中它所受的浮力大小____________(变大/不变/变小)。再将塑料瓶从水中取出,用细针在瓶的侧壁扎一小孔,液体没有流出是由于_____________的作用。
21.如图所示,A、B是由不同材料制成的两个实心物体。A、B用细线相连放入水中时,两物体恰好悬浮。剪断细线,A上浮,静止时有false体积露出水面,此时A所受的重力_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)浮力;细线剪断前后水对容器底部的压强变化了70 Pa, 则水面高度变化了_______m;如果B体积是A体积的false,则B物体的密度是________kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)
22.水平桌面上有两个质地均匀的正方体A和B,其质量与体积的关系如图甲,静止时对桌面的压强相等,则边长的大小关系:lA___________lB。如图乙两个相同的容器M、N中分别装有等体积的水,将A、B分别放入容器M、N中,水均未溢出,静止时水对容器底部的压强分别为p1和p2,A、B受到的浮力分别为FA和FB
(1)若ρA=ρB,则此时p1___________p2(选填“>”“=”或“<”)。若使FA与FB的比值不变,则将两容器中的水都换成体积相等、密度___________(选填“更大”或“更小”)的同种液体。
(2)若lA=2lB,FA:FB=24:5,则ρA=___________kg/m3。
23.为探究“浮力的大小跟哪些因素有关”,亚瑟进行了图甲图所示的实验探究过程,并记录了相关数据(false,false)
(1)实验前,应将弹簧测力计置于______(选填“水平”或“竖直”)方向并将指针调至“0”刻度线。
(2)比较图甲中A、B、C的数据,可以得出浮力的大小与______(选填“液体密度”或“排开液体体积”)有关,由图中数据还可计算出圆柱体的体积为______false,D图中圆柱体所受浮力为______N;
(3)比较实验C、D可知:浸没在液体中的物体受到的浮力的大小跟______(选填“液体密度”或“排开液体体积”)有关;
(4)上述实验完成后,亚瑟还想探究“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”,他用橡皮泥代替圆柱体,再进行实验,如图乙所示,操作步骤如下:
步骤一:将橡皮泥做成“碗”状并放入盛水的烧杯中,发现其漂浮在水面上;
步骤二:把橡皮泥从水中取出捏成团状,放入盛水的烧杯中,发现其下沉至杯底。
①橡皮泥第一次受到的浮力______(选填“<”“>”或“=”)第二次受到的浮力;
②由此该同学认为:物体受到的浮力与其形状有关,其结论错误的原因是:他只关注了橡皮泥形状的改变,而忽略了______(选填“液体密度”或“排开液体体积”)对浮力大小的影响。
(5)实验过程中亚瑟发现可以利用浮力知识来测量未知液体密度,于是他设计了一个漂浮装置:在大桶中装适量水,质量为100g、横截面积为false、高度为50cm的薄壁柱形小筒竖直漂浮在水中,此时小筒的10cm刻度线与大桶水面相平,大桶水面处标记密度示数为false,如图所示。当亚瑟向小筒中倒入深度为10cm的未知液体,待小筒稳定后,小筒的25cm刻度线与大桶水面再次相平,此时大桶水面对应示数即为未知液体的密度,则该未知液体密度应为______false。
24.小钱同学参与综合实践活动制作简易的密度计。在此活动的过程中:
(1)首先在一根木棒的一端继绕一些铜丝可制成的简易密度计,现将它分别放入盛行不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它分别竖直静止在液体中时,从观察到的现象可以判断:简易密度计所受浮力F甲______F乙(选填小于、等于和大于。下同)。两杯液体的密度 ρ甲______ ρ乙;
(2)后又用两根完全相同的木棒,并缠绕了不同质量的铜丝制作简易密度计A、B。先将A放入一系列密度已知的液体中,每次当A在液体中处于竖直漂浮状态时,在木棒上标出与液面位置相平的刻度线及相应密度值 ρ,并测量木棒浸入液体的深度h,再利用收集的数据画出 ρ-h图像,如图丙中图线①所示。该同学将 B同样依次放入一系列密度已知的液体中进行实验,得到图丙中图线②,他进一步研究发现对同一密度计浸入液体的深度力和对应密度 ρ 的乘积不变,则密度计A上缠绕铜丝的质量___________(选填小于、等于和大于)密度计 B上编绕铜丝的质量,若被测液体的密度为 ρ液、密度计浸入被测液体的深度为h、自制密度计A的质量为 m,横截面积为S、h与 ρ液的关系式是h=______;
(3)另一小组小红将制作好的C、D两个密度计放入水中时,水面恰好与C密度计最上面刻度线齐平,与D密度计最下面刻度线齐平如图丁所示,如果要用它们测酒精的密度,则应选用(____)
A.密度计C B.密度计D C.都适用 D.都不适用
(4)其中一个密度计如图戊所示,其刻度部分的A、B 两点分别是最上面和最下面的刻度位置,这个密度计的测量范围是1.00×103 kg/m3~1.60×103 kg/m3,把这个密度计放入某种液体中,液面的位置恰好在A、B的中点 C 处,则这种液体的密度是______g/cm3(计算结果保留两位小数)
25.如图甲,一个边长为10cm的正方体木块漂浮在水面上,木块上表面露出水面4cm,水的密度为false求:
(1)木块下表面受到水的压强;
(2)木块的重力;
(3)如图乙,通过细绳将木块拉入水中,使其完全浸没且处于静止,求此时绳子对木块的拉力。
26.救援队用吊绳打捞一个沉到水底高为false的实心长方体沉箱,如图甲所示,提升过程中始终以false的速度竖直向上匀速提起。图乙是将沉箱从水底提升至离开水面过程中吊绳的拉力F随时间t变化的图象,整个提升过程用时false,g取false,水的密度为false。若不计水的阻力和吊绳的重力及水面高度的变化,且提升过程中未遇到障碍物,求:
(1)false时沉箱受到的浮力;
(2)0至false拉力F做的功;
(3)在false时,沉箱上表面受到的压强(不计大气压强)。
27.如图所示,甲、乙两物体通过一条细线连接浸于水中,甲物体的体积为200 cm3,密度为0.6×103 kg/m3,甲物体露出水面的体积占总体积的false,乙物体的体积为100 cm3。求:
(1)甲物体受到的浮力;
(2)乙物体的重力;
(3)乙物体的密度。
参考答案
1.D2.D3.D4.B5.C6.A7.A8.C9.D10.D11.D12.C13.C14.B15.B
16.>17.3 下沉 18.false 下沉一些 19.2000 不变 7.5×103
20.4.9 下沉 不变 大气压 21.等于 7×10-3 5×103 22.> > 更小 0.6×103 23.竖直 排开液体体积 400 4 液体的密度 > 排开液体体积 1.5 24.等于 小于 小于 false B 1.23 25.(1)600Pa;(2)6N;(3)4N26.(1)false;(2)false;(3)false27.(1)1.6 N;(2)1.4 N;(3)1.4×103 kg/m3