物体的浮沉条件及应用(基础)知识讲解

1、物体的浮沉条件及应用（基础）撰稿：肖锋 审稿：蒙阿妮【学习目标】1、知道物体的浮沉条件；2、知道浮力的利用；3、了解轮船的漂浮原理、潜水艇的浮沉原理、气球飞艇的升降。【要点梳理】要点一、物体的浮沉条件（高清课堂浮力的应用）浸没在液体中的物体受到竖直向下的重力G和竖直向上的浮力F浮。而物体的运动状态取决于受力情况，物体的浮沉就取决于它所受的浮力与重力的关系。要点诠释：1当F浮G时，合力方向竖直向上 上浮当F浮=G时，合力为零 悬浮当F浮G 物体上浮；当时， F浮=G， 物体悬浮；当，F浮G 物体下沉。3物体上浮、下沉是运动过程，在此过程中受非平衡力作用，下沉的最终状态是沉到液体底部；上浮的最终状

2、态是浮出液面，最后漂浮在液面，漂浮和悬浮的共同特点都是浮力等于重力(F浮=G)。在平衡力作用下静止不动，不同点是排开液体的体积不同，漂浮时物体的体积大于排开液体的体积；悬浮时，物体的体积等于排开液体的体积。4物体浮沉各种状态比较表浮沉状况物理现象运动状态条件物液密度关系与的关系浮上浮在液体中向上运动向上运动漂浮浮在液面上静止在液面上悬悬浮停留在液体中任何深度的地方静止在液体中沉下沉在液体中向下运动向下运动沉底停留在容器底部静止在容器底部要点二、物体浮沉条件的应用 从浮力利用的角度看，采用“空心”的办法可以增加可利用的浮力。即使现代化的轮船，也采用的是这种古老的办法。要点诠释：1轮船轮船浮于水面

3、，它们受到的浮力等于船的总重。轮船浮力的大小通常用排水量来表示，排水量是指轮船满载时排开的水的质量，根据漂浮条件知，排水量船自身的质量满载时货物的质量。2潜水艇潜水艇是靠改变自身的重力来实现浮沉的，潜水艇为了实现升降，必须使浮力大小不等于重力，潜水艇在水下时，由于艇壳不能任意改变，因此浮力是不变的，要想控制上浮、下沉就只有改变自重，潜水艇两侧都有水舱，与高压气舱相连，高压气体能将水从水舱内排出，减小潜水艇重力，当其小于浮力时潜水艇就上浮；当浮力大小等于重力，潜水艇可在水中任一位置保持静止，即悬浮；关闭高压气舱使进水口打开，在水压作用下水舱进水，自重增大到大于浮力时，潜水艇开始下沉。3气球和飞艇

4、气球和飞艇是漂浮在空中的，内部所充气体的密度必须小于空气的密度，一般充有氢气或氦气，充气时体积增大，浮力增大，当浮力增大到大于其重力时，气球和飞艇就上升；反之，排出一部分氢气或氦气时，气球和飞艇就下降，因此它们是通过改变体积来实现上升和下降的。热气球是通过加热的方式使气球内气体热膨胀，从而减小气体的密度，因此热气球只要停止加热，气球体积就会缩小，浮力减小，降回地面。【典型例题】类型一、物体的浮沉条件1、如图所示，甲、乙两杯盐水的密度分别为甲、乙。将同一只鸡蛋先后放入甲、乙两杯中，鸡蛋在甲杯中处于悬浮状态，所受浮力为F甲；在乙杯中处于漂浮状态，所受浮力为F乙。则下列关系正确的是（） A甲乙 B甲

5、乙 CF甲F乙 DF甲F乙【答案】B 【解析】鸡蛋在甲盐水中悬浮，所以鸡蛋的密度等于甲盐水的密度；在乙盐水中漂浮，所以鸡蛋的密度小于乙盐水的密度。因此乙的密度大于甲的密度，所以A错误，B正确。鸡蛋在甲中悬浮，所以此时浮力等于重力；在乙中漂浮，浮力也等于重力，因此在甲和乙中所受浮力相等，所以CD都错误。【总结升华】此题主要考查了浮沉条件，一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系。举一反三： 【变式】为探究物体的浮沉和有关因素的关系，小刚将一个鲜鸡蛋先放入一个装有大半杯清水的玻璃杯中，鸡蛋沉入杯底，然后向杯中逐渐加盐，在此过程中，下列分析正确的是( )A鸡蛋所受浮力不变 B鸡蛋所受重力变大C杯底所受的压

6、强不变 D鸡蛋可能会慢慢上浮【答案】D2、园园煮汤圆时发现，生汤圆放入锅内，由于浮力 （选填“大于”或“小于”）重力而下沉；煮熟的汤圆因其内部受热膨胀，浮力 （选填“增大”或“减小”），汤圆上浮。若一个汤圆的体积约为20cm3，那么它在上浮过程中（未露出水面）所受浮力约为 N（g取10N/kg）。【答案】小于；增大；0.2 【解析】生汤圆放入锅内，体积较小，重力大于浮力，所以下沉，煮熟的汤圆因其内部受热膨胀，体积变大，所受浮力变大，所受浮力约为F浮=gV排=1000kg/m310N/kg2010-6m3=0.2N 。【总结升华】本题考查物体的沉浮条件和浮力的计算，关键知道物体重力大于浮力时下沉

7、，等于浮力时悬浮，小于浮力时上浮，还要知道影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积。类型二、浮沉条件的应用3、体积为7103m3的潜水艇悬浮在海水中时，所受的浮力是 N（g=10N/kg，海水=1.03103kg/m3）；把水舱中的水排出一部分后，潜水艇将上浮，在未露出水面之前，潜水艇所受的浮力 （填“变大”、“变小”或“不变”），潜水艇上浮的原因是 。【思路点拨】由浮力的计算公式可求得潜水艇所受浮力；根据浮力公式可知潜水艇上浮时所受浮力的变化；由潜水艇的原理可知潜水艇上浮的原因。【答案】7.21107；不变；排出水后，潜水艇的重力小于浮力。 【解析】潜水艇在海水中所受浮力F=海水g

8、V=1.03103kg/m310N/kg7103m3=7.21107N；将水排出一部分后，由于潜水艇的重力减小，浮力大于重力，故潜水艇上浮；潜水艇之所以能上浮是因为将水舱内的水排出后，潜水艇自身的重力减小，浮力大于重力，故上浮。【总结升华】潜水艇为物体浮沉条件的典型应用，应掌握其原理。举一反三： 【变式1】如图，体积相同的氢气球和空气球，释放前它们所受浮力的大小关系是 ；刚释放时，氢气球上浮，而空气球却浮不起来，这是因为氢气球所受浮力 它所受重力，空气球所受浮力 它所受重力（选填“大于”、“等于”或“小于”）。【答案】相等； 大于 ； 小于 【变式2】（高清课堂浮力的应用例3）用塑料瓶、透明胶

9、带、螺母、麦管（或塑料管）、容器和水等，按图制作了一只潜水艇模型。为使潜水艇下沉，则必须从进排气管处 （“填吹气/吸气”）,潜水艇在下沉的过程中所受到水的压强 （填“减小/不变 /增大”），浮力 （填“减小/不变 /增大”）。【答案】吸气 ； 增大 ； 不变4、在远洋轮船的船舷上都漆着五条“吃水线”又称“载重线”，如图所示，其中标有W的是北大西洋载重线，标有S的是印度洋载重线。当船从北大西洋驶向印度洋时，轮船受到的浮力变化以及北大西洋与印度洋的海水密度和的关系有（ ）A浮力增大 B浮力减小C浮力不变 D浮力不变 【思路点拨】轮船都漂浮，受到的浮力都等于轮船受到的重力；得出了受到浮力的大小关系，

10、由载重线知道排开水的体积的大小关系，再根据阿基米德原理分析海水密度的大小关系。【答案】C 【解析】轮船在北大西洋和印度洋中均漂浮在海水面上，满足F浮=G，轮船重力不变，从北大西洋驶向印度洋所受浮力相等。由图可知，北大西洋载重线W在印度洋载重线S下方，即轮船在北大西洋中排开海水的体积小于在印度洋中排开海水的体积。由公式，得。【总结升华】解此题关键是从选项中知需要比较船在两种海水中浮力和密度大小。两种情况都漂浮，都等于船重，故浮力不变。根据知，大的小，V1V2，故。举一反三： 【变式】一艘5000t的货轮从我国东海驶入长江的南京港，该货轮受到的浮力_(选填“变大”“变小”或“不变”)，货轮在水面以

11、上的高度将_。(选填“增加”“减小”或“不变)【答案】不变；减小 5、某课外小组在研究马铃薯在水中的浮沉情况时，通过往水中加盐，终于使马铃薯漂浮在水面上。由于时间关系，当时他们没有及时收拾实验器材，几天后他们来收拾时，惊奇地发现原来浮在水面的马铃薯又都沉到容器底部，如图所示，他们决定对这现象进行研究。对此现象，他们提出了以下几种猜想：猜想1、可能由于水的蒸发，盐水的密度变大，导致马铃薯下沉；猜想2、可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后质量变大，导致马铃薯下沉。猜想3、可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后体积变小，导致马铃薯下沉。经过一番讨论，他们马上否定了猜想1，你认为他们否定的理由是_。接着他们就猜想2

12、和猜想3进行如下的实验操作：取三块马铃薯，编上A、B、C号，分别测出其质量和体积；配制一大杯盐水；将这三块马铃薯放在盐水中使其漂浮。几天后发现马铃薯都沉在容器底部，将其捞出擦干，分别测出其质量和体积。实验数据记录如下表所示马铃薯的编号质量（g）体积(cm3)放入盐水前在盐水中下沉后放入盐水前在盐水中下沉后A44.839.24033B56.148.85041C77.367.96957请分析上述实验数据后回答，猜想2是_(填“正确”或“错误”)的；你认为导致马铃薯下沉的原因是_。【答案】盐水密度变大，马铃薯排开盐水的体积会变小，马铃薯仍漂浮在液面上；错误；马铃薯密度变大，大于盐水密度使其下沉的。

13、【解析】盐水密度变大，马铃薯排开盐水的体积会变小，马铃薯仍漂浮在液面上，错误；马铃薯的密度增大，大于盐水的密度导致马铃薯下沉。表中数据显示马铃薯在盐水中下沉后质量减小，显然猜想2是错误的,以编号A的马铃薯为例,放入盐水前的密度为，而在盐水中下沉后的密度为，马铃薯的密度变大了，可以得出结论，是由于马铃薯密度变大，大于盐水密度使其下沉的。【总结升华】对于实心的物体，当时，漂浮；当时， 物体悬浮；当，物体下沉。附录资料：不需要的可以自行删除长方体和正方体知识要点名称面棱顶点长方体有6个面 一般情况下6个面都是长方形，相对的面完全相同（特殊情况下有两个相对的面是正方形，其余的4个面是完全相同的长方形）

14、有12条棱（相对的4条棱的长度相等）有8个顶点正方体有6个面 是6个完全相同的正方形有12条棱12条棱的长度都相等有8个顶点 长方体的棱长总和 = 长4+宽4+高4 或 长方体的棱长总和=（长+宽+高）4 正方体的棱长总和 = 棱长12 长方体或正方体六个面的总面积，叫做它的表面积。长方体的表面积 = （长宽 + 长高 + 宽高） 2 上面或下面 前面或后面 左面或右面正方体的表面积 = 棱长棱长 6 一个面的面积 6个面物体所占空间的大小叫做物体的体积。容器所能容纳物体的体积，叫做这个容器的容积。常用的体积单位有：（立方厘米）、（立方分米）、（立方米）。 棱长1厘米的正方体，体积是1立方厘米

15、。棱长1分米的正方体，体积是1立方分米。棱长1米的正方体，体积是1立方米。计量液体的体积，常用（ 升 ）和（ 毫升 ）作单位。1立方分米 = 1升 1立方厘米 = 1毫升长方体的体积=长宽高 正方体的体积=棱长棱长棱长V = abh V =a.a.a 或 V=a3 读作a的立方表示3个a相乘。 长方体和正方体底面的面积，叫做它们的底面积。长方体和正方体体积计算的统一公式：长方体（或正方体）的体积 = 底面积高 V = sh正方体的棱长扩大缩小若干倍，它的表面积扩大或缩小这个倍数的平方，体积扩大或缩小这个倍数的立方。长方体的长、宽、高同时扩大缩小若干倍，它的表面积扩大或缩小这个倍数的平方，体积扩

16、大或缩小这个倍数的立方。分数乘法知识要点：分数与分数相乘，用分子相乘的积作分子，分母相乘的积作分母。分数与分数相乘的计算方法对于整数与分数相乘也适用，因为整数可以化成分母是1的分数。求一个数的几分之几是多少，用乘法计算。（求一个数的几倍是多少，也用乘法计算）乘积是1的两个数互为倒数。A、求一个分数的倒数，把它的分子和分母调换位置。 B、整数（0除外）的倒数是 C、 1的倒数是1 D、 0没有倒数。E、真分数的倒数都大于1，假分数的倒数都小于或等于1。分数除法知识要点1、甲数除以乙数（乙数不为0），等于甲数乘乙数的倒数。2、一个数（不为0），乘一个小于1的数，得数比这个数小； 乘一个大于1的数，

17、得数比这个数大。3、被除数（不为0），除数大于1，商比被除数小；除数小于1，商比被除数大；除数等于1，商等于被除数。4、做分数乘除法应用题的注意点：（1）找出关键句，确定单位“1”、比较量，看清单位“1”是已知还是未知。（2）单位“1”已知，求比较量，用乘法计算。 单位“1” 分率 = 比较量 单位“1”未知，求单位“1”，用方程或除法计算。 对应量对应分率=单位“1”5、求一个数是另一个数的几分之几用除法计算。（求一个数是另一个数的几倍，也用除法计算） 求一个数的几分之几是多少，用乘法计算。（求一个数的几倍是多少，也用乘法计算）认识比知识要点1、两个数的比表示求两个数相除，比的前项除以后项所

18、得的商叫做比值。比与除数、分数的联系：比前项后项比值除法被除数除数商分数分子分母分数值补充：比的后项不能为0 。 比值不能带单位名称。3、比的基本性质：比的前项和后项同时乘或除以相同的数（0除外），比值不变。 4、化简比的依据：比的基本性质。5、化简比与求比值的区别化简比：化成最简单的整数比，有前项、后项和比号； 求比值：是前项除以后项所得的商。认识百分数知识要点1 表示一个数是另一个数的百分之几的数叫做百分数，也叫做百分率或百分比。百分数通常用%来表示。百分号“%”是表示百分数的符号。 2、分母是100的分数不一定是百分数。3、分数既可以表示一个数是另一个数的百分之几（分率），也可以表示具体

19、数量；百分数只表示一个数是另一个数的百分之几（分率）。百分数不能带单位名称。4. 小数化成百分数：只要把小数点向右移动两位，同时在后面添上百分号; 百分数化成小数：把百分数化成小数，只要把百分号去掉，同时把小数点向左移动两位。 5. 分数化成百分数：通常先把分数化成小数（除不尽时，通常保留三位小数)，再把小数化成百分数。 6. 百分数化成分数：先把百分数改写成分数，能约分的要约成最简分数。7、求一个数是另一个数的几分之几用除法计算，求一个数是另一个数的百分之几也用除法计算。常用的数量关系式1、每份数份数总数总数每份数份数总数份数每份数 2、速度时间路程路程速度时间路程时间速度 3、单价数量总价

20、总价单价数量总价数量单价 4、工作效率工作时间工作总量工作总量工作效率工作时间工作总量工作时间工作效率 5、加数加数和 一个加数和另一个加数6、被减数减数差 被减数差+减数 减数被减数- 差 7、因数因数积 一个因数积另一个因数 8、被除数商除数 被除数除数商 除数被除数商 9、总数总份数平均数10、相遇问题 相遇路程速度和相遇时间 相遇时间相遇路程速度和 速度和相遇路程相遇时间 运算定律1. 加法交换律： 两个数相加，交换加数的位置，它们的和不变，即a+b=b+a 。 2. 加法结合律： 三个数相加，先把前两个数相加，再加上第三个数；或者先把后两个数相加，再和第一个数相加它们的和不变，即（a+b)+c