人教版八年级下册10.3 物体的浮沉条件及其应用教学ppt课件

这是一份人教版八年级下册10.3 物体的浮沉条件及其应用教学ppt课件，共60页。

知识点一    物体的浮沉条件
注意　悬浮和漂浮的辨析
例1    如图10-3-1所示,若“玉林号”导弹护卫舰从大 海驶入珠江,下列分析正确的是 (　　) 图10-3-1A.浮力变小,舰体上浮一些B.浮力变大,舰体下沉一些C.浮力不变,舰体下沉一些D.浮力不变,舰体上浮一些
解析　护卫舰从大海驶入珠江,始终处于漂浮状态,所以护卫舰受到的浮力 大小等于其自身重力大小,浮力不变;由F浮=G排=ρ液gV排、浮力不变、ρ江<ρ海 知,排开江水的体积大于排开海水的体积,所以要下沉一些。答案    C
知识点二    浮力的应用1.轮船(1)工作原理:轮船是利用物体漂浮在液面上的条件来工作的。为了使船能 够漂浮在水面上,人们采用了“空心法”,即把密度大于水的钢铁制成空心 的,能使它排开更多的水,增大可以利用的浮力,从而漂浮在水面上。(2)轮船大小的表示——排水量排水量m排是轮船满载时排开水的质量。说明　当轮船满载航行时处于漂浮状态,所受浮力等于船所受到的总重力, 即F浮=G船总,而F浮=m排g、G船总=(m船+m货)g,因此m排=m船+m货,即轮船排水量等 于船自身的质量与满载时货物的质量之和。
2.潜水艇:靠改变自身的重力而实现上浮、下沉或悬浮在水中,如图10-3-2 所示。 图10-3-2
3.气球和飞艇:气球和飞艇都是通过充入密度比空气小的气体而升空的。
例2    (2019山西太原二模)2019年4月23日,中国海军建军70周年海上阅兵 隆重举行。国之重器的亮相见证了中国海军的崛起!如图10-3-3是首次亮 相095攻击型核潜艇。下列关于该潜艇的分析正确的是 (　　) 图10-3-3
A.上浮过程中所受浮力增大B.漂浮和悬浮时所受浮力相等C.下潜过程中所受压强不变D.潜行过程中排开海水的重力不变
解析    潜艇上浮过程中,在露出水面前,排开水的体积不变,由阿基米德原 理知,潜艇所受浮力不变,从刚露出水面开始V排减小,潜艇所受浮力减小,故 A错误;潜艇悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积,所以潜艇 悬浮时所受浮力大,B错误;潜艇下潜过程中深度变大,所受压强变大,C错 误;潜艇潜行过程中排开海水的体积不变,重力不变,D正确。答案    D
题型一    判断物体的浮沉状态或分析现象例1    (2019山西模拟)饺子是大家喜爱的食品,煮饺子时,饺子刚放入水中 会下沉,过一会儿煮熟的饺子又会上浮,漂浮在水面。下列分析正确的是 (　　)A.饺子在水中下沉的过程中所受的浮力变小B.饺子在水中下沉的过程中所受水的压强变小C.饺子浮在水面,排开水的重力等于饺子的重力D.沉在水底的饺子所受的浮力等于饺子的重力
解析    饺子在水中下沉的过程中,排开水的体积不变,则受到的浮力不变,A 错误;饺子在水中的深度变大,由液体压强公式可知,水的压强变大,B错误; 饺子浮在水面时,重力与浮力是一对平衡力,大小相等,C正确;煮饺子时,饺 子刚放入水中,由于饺子所受的重力大于浮力,所以饺子会沉入锅底,在水 底的饺子所受的浮力小于饺子的重力,故D错误。答案    C点拨    根据物体的浮沉状态比较重力与浮力的关系,是判断物体浮沉的逆 过程,只要把物体的浮沉条件反过来应用即可。
题型二    物体浮沉条件的应用例2   三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个 完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图10-3-4所示,以下 判断正确的是 (　　)图10-3-4A.液体的密度关系是ρ甲>ρ丙>ρ乙B.液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙C.容器对桌面的压强关系是p甲'>p乙'>p丙'
D.小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲
解析　由于小球在丙中悬浮,所以ρ丙=ρ球、F丙=G球;在乙中漂浮,所以ρ乙>ρ 球、F乙=G球;在甲中沉底,所以ρ甲<ρ球,F甲F甲。所以选项A错,D正确。小球 静止后,三个容器中的液面相平,即深度h相等,由于ρ甲最小,根据p=ρgh可知, 甲容器底受到的液体压强最小,所以B错。容器对桌面的压力等于容器、 容器内液体和小球的总重力,由图知,甲、丙容器内液体体积相同,又知ρ甲< ρ丙,所以丙容器内液体的重力大于甲容器内液体的重力,容器以及两小球的 重力均相等,容器的底面积相等,根据p= 可知,容器对桌面的压强p丙'>p甲',所以C错。
方法归纳　解答相同物体在不同液体中浮沉或不同物体在同一液体中浮 沉的相关问题时,注意通过物体的浮沉条件,寻找不同状态下的“不变量 (关系量)”进行综合分析。
题型三    浮沉条件、浮力知识的综合的应用例3    (2018贵州安顺中考)如图10-3-5所示,已知重为10 N的长方体木块静 止在水面上,浸入在水中的体积占木块总体积的4/5(g取10 N/kg)。 图10-3-5(1)求木块所受到的浮力大小;(2)若木块下表面所处的深度为0.2米,求木块下表面受到水的压强;(3)若要将木块浸没水中,求至少需要施加多大的压力。
解析　(1)因为木块漂浮在水面上,所以受到的浮力F浮=G木=10 N;(2)所处的深度为0.2 m时,木块的下表面受到水的压强:p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2 000 Pa;(3)根据F浮=ρ水gV排可知浸入水中的体积为排开液体的体积:V排= = =1×10-3 m3因为V排= V木,所以V木= V排= ×1×10-3 m3=1.25×10-3 m3木块浸没时受到水的浮力:F浮'=ρ水gV木=1×103 kg/m3×10 N/kg×1.25×10-3 m3=12.5 N因为F浮'=G木+F,所以压力F=F浮'-G木=12.5 N-10 N=2.5 N。
答案　(1)10 N　(2)2 000 Pa　(3)2.5 N点拨　分析清楚物体的浮沉状态,根据浮沉状态确定物体受力关系,综合运 用相关公式是解答该类问题的关键。
易错点    对物体浮沉与受到浮力大小关系的理解例    (2018山东济南历城期中)如图10-3-6所示,四个体积相同而材料不同 的球甲、乙、丙、丁分别静止在水中的不同深度处。以下说法正确的是  (　　) 图10-3-6A.丙、丁所受浮力相等　    B.乙球所受的浮力最小C.丙球所受的浮力最小　    D.丁球所受的浮力最大
解析    因为4个小球的体积相等,由F浮=ρ水gV排可知,F浮丙=F浮丁>F浮乙>F浮甲。答案    A易错警示    物体受到的浮力的大小并不是由它的浮沉所决定的,而是由它 所排开的液体的重力所决定的。
“思辨”走向创新素养呈现　本章有“探究浮力的大小跟哪些因素有关” 和“探究浮力的 大小跟排开液体所受重力的关系”两个重要实验,教材中这两个重要实验 侧重于猜想和设计实验,实际考查中这两个实验注重实验、推理和应用。 此外,本章还有“阿基米德原理”和“物体的浮沉条件”两个重要的考点, 故本章是初中物理的重要考点和核心素养考查的重要载体!
典例剖析例    (2019北京昌平期末)为验证阿基米德原理,小明将电子秤放在水平桌 面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范将溢水杯中装满 水,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图10-3-7所示,铝块 始终不与溢水杯接触。根据实验回答问题: 图10-3-7(1)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压强 　　　    (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,电子秤示数将　　         (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(3)实验桌上还备有量筒,请你根据以上实验,继续操作,测量出该铝块的体 积(该铝块较大,不能放入量筒中)。写出你的测量方法并简要说明。
解析    (1)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的 深度不变,由液体内部压强规律可知,水对溢水杯底的压强不变;(2)由于溢 水杯中装满水,铝块浸没在水中静止时,铝块受到的浮力等于排开的水重, 铝块对水的压力大小与浮力相等,所以溢水杯对电子秤的压力不变,即电子 秤示数不变;(3)将铝块浸没在水中,排开水的体积等于铝块的体积,所以将 溢出的水倒入量筒中,读出量筒中水的体积就是铝块的体积。答案    (1)不变　(2)不变　(3)见解析
素养解读　本题通过对“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系” 的实验研究,从受力分析、液体内部压强规律和阿基米德原理的应用三个 角度考查学生对力学知识的综合应用,体现获取和处理信息、得出结论等 “科学探究”素养。同时在分析过程中考查了应用浮力、重力等知识的 “物理观念”素养。
知识点一    物体的浮沉条件1.(独家原创试题)黄花梨是著名名贵的木材,用它制作成的手串,气味芳香, 很受大众喜爱。有一个用质量为40 g的用海南西部黄花梨制成的手串,体 积为39 cm3,将它放在足够大的水杯中静止后它将 (　　)A.漂浮在水面上　    B.下沉到水底C.悬浮在水中任何深度　    D.无法判断
答案    B　手串的密度ρ木= = ≈1.026 g/cm3>ρ水,故它在水中会下沉。
2.(2018山东济南槐荫二模)俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会 漂浮,李子投入水中会下沉。对此现象,下列说法正确的是 (　　)A.西瓜所受的浮力大于李子所受的浮力B.李子下沉过程中所受的浮力逐渐变小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重力
答案    A    西瓜漂浮在水面上,浮力等于其重力,即F浮西瓜=G西瓜;李子在水中 下沉,浮力小于其重力,即F浮李子G李子,所以,西瓜所受的浮力大于李子所受的浮力,故A正确,C、D错误; 李子下沉过程中,水的密度不变、排开水的体积不变,根据F浮=ρgV排可知, 所受的浮力大小不变,故B错误。
3.(2015广西来宾中考)把体积为2×10-3 m3、重为12 N的物块放入水中,当它 静止时所处的状态及受到的浮力大小分别为(g取10 N/kg) (　　)A.漂浮,F浮=20 N　　B.漂浮,F浮=12 NC.沉底,F浮=20 N　　D.沉底,F浮=12 N答案    B　当物块浸没在水中时受到的浮力F浮'=ρ水V排g=ρ水V物g=1.0×103 kg/ m3×2×10-3 m3×10 N/kg=20 N;因为20 N>12 N,即F浮'>G,所以物块会上浮,最 后漂浮在水面上,当物块漂浮时:F浮=G=12 N。
知识点二    浮力的应用4.(2018浙江湖州中考)圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的两种液体中,均处于 漂浮状态,如图10-3-1所示。圆柱体在两液体中所受浮力依次是F1和F2,则  (　　) 图10-3-1A.ρ1>ρ2    F1>F2　    B.ρ1<ρ2    F1ρ2    F1=F2
答案    D　由图可知,圆柱体在两液体中都处于漂浮状态,所以F1=F2=G 物,A、B错;圆柱体在两液体中所受浮力F1=F2,由图可知:V排1ρ2,故C错,D正确。
1.(2019云南红河蒙自一模)如图,烧杯中装有某种液体,A为圆柱形木块,静 止时木块的下表面到液面的距离为h,再用外力F缓慢将木块A压入液体中 到刚好浸没,下列说法不正确的是 (　　) A.不受力F作用时,木块在液体中静止时处于漂浮状态B.木块A的密度大于液体的密度C.将A压入液体的过程,容器底受到液体的压强将增大D.将A压入液体的过程,力F不断增大
答案    B    木块放入液体中,静止时木块的下表面到液面的距离为h,则不 受力F作用时,木块在液体中静止时处于漂浮状态,木块A的密度小于液体 的密度,A正确、B错误;将A压入液体的过程,排开液体的体积增大了,液面 上升,深度变大,容器底受到液体的压强将增大,故C正确;将A压入液体的过 程,所受浮力变大,重力不变,所用的压力F变大,故D正确。
2.(2018广西桂林中考)小关与同学们去游览桂林两江四湖,登上游船后,船 会下沉一些,那么 (　　)A.船的重力将减小B.水对船的浮力将减小C.水对船的浮力将增大D.水对船的浮力将保持不变答案    C　小关与同学们登上游船后,船的重力变大,故A错误;登上游船后, 游船处于漂浮状态,则F浮=G,所以,游船受到的浮力变大,故B、D错误,C正 确。
3.(2018浙江金华中考)杯子放在水平桌面上,放入茶叶,再倒入开水,茶叶先 漂浮在水面上,过一段时间,茶叶逐渐下沉到杯底。 (1)茶叶漂浮在水面上,是因为浮力　　　    重力(填“大于”、“小于” 或“等于”);(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发),茶杯对桌面的压力将　　　    (填 “变大”、“变小”或“不变”)。
答案　(1)等于　(2)不变解析　(1)根据物体漂浮的条件可知,茶叶漂浮在水面上,是因为浮力等于 重力;(2)茶杯对桌面的压力等于茶杯、水和茶叶的总重力,所以不考虑水 的蒸发,茶杯对桌面的压力不变。
4.(2019北京房山期末)如图所示,自由漂浮于海面上的冰山仅仅露出“冰 山一角”,它把巨大的身躯隐藏在海面下,这对出海远航的轮船造成了挑 战。(冰的密度取0.9×103 kg/m3,海水的密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:(1)简要解释冰山漂浮在海面上的原因;(2)计算冰山露出海面的体积占冰山总体积的比例。
答案    (1)因为冰的密度小于海水的密度,所以冰山会漂浮在海面上　(2) 1∶10 
解析    (1)因为冰的密度小于海水的密度,由物体的浮沉条件知,冰山会漂 浮在海面上。(2)设冰山的总体积为V,排开海水的体积为V排,冰山的重力G 冰=m冰g=ρ冰V冰g,冰山受到的浮力F浮=ρ水V排g,冰山漂浮,所以二者相等,ρ冰V冰g =ρ水V排g,代入数据整理后得V排∶V冰=9∶10,故V露∶V冰=1∶10。
1.(独家原创试题)肥桃又叫佛桃,是山东泰安肥城的特产。肥城不仅肥桃 闻名,桃木雕刻也是首屈一指的。将两个相同的心形雕刻分别放在不同液 体中,静止后情形如图10-3-2所示,若它们受到的浮力分别为F甲、F乙,杯底 受到的压强分别为p甲、p乙,则它们的关系为 (　　) 图10-3-2A.F甲=F乙,p甲=p乙　    B.F甲C.F甲=F乙,p甲答案    C　两图心形雕刻均漂浮,由物体的漂浮条件知,心形雕刻受到的浮 力都等于自身重力,故F甲=F乙,由图知,甲排开的液体体积大,根据阿基米德 原理知,甲图液体的密度小,故甲图杯底受到的压强小。
2.(2018山西中考)小亮同学利用气球和圆柱形水杯做了一个小实验。在气 球内灌入一定量的水封口制成水球(如图10-3-3甲)。先将水球放入冷水 中,水球漂浮(如图乙)。把杯中冷水换成热水,再次把水球放入热水中,发现 水球沉在杯底(如图丙)。下列分析正确的是 (　　) 
A.水球在冷水中所受浮力小于热水中所受浮力B.水球在冷水中排开的水的重力等于水球的重力C.冷水的密度小于热水的密度D.在冷水和热水的同一深度处压强相等
答案    B　水球在冷水中漂浮,所受浮力与重力大小相等,水球在热水中沉 底,所受浮力小于重力,水球的重力不变,因此,水球在冷水中所受浮力大于 在热水中所受浮力,A选项错误;水球在冷水中漂浮,浮力等于重力,而浮力 大小等于物体排开液体所受的重力,所以排开的水的重力等于水球的重力, B选项正确;冷水的密度大于热水的密度,C选项错误;在深度相同时,液体压 强与液体密度成正比,所以,在冷水和热水的同一深度处,冷水的压强大,D 选项错误。
3.(2017甘肃兰州中考)如图10-3-4所示,将物体A放入水中时悬浮,将物体B 放入水中时有一半的体积露出水面,将物体A置于物体B上再放入水中时, 物体B有三分之一的体积露出水面,则两物体的体积之比VA∶VB=　　    , 物体B的密度是　　    kg/m3。 图10-3-4
答案　1∶6　0.5×103 解析　当物体A放在物体B上时,物体B又有1/6的体积被压入水中,GA=ΔF浮, ρAgVA= ρ水gVB,A在水中悬浮,ρA=ρ水,VA∶VB=1∶6;由B漂浮在水面上得:F浮=GB, ρ水gVB=ρBgVB,ρB= ρ水=0.5×103 kg/m3。
4.(独家原创试题)随着人们生活水平的提高,收藏木雕工艺品成为一种时 尚。如图10-3-5所示是小明收藏的一个木工艺品,测得其质量为45 g,体积 为50 cm3,现把它放到水中。(水的密度1×103 kg/m3,g取10 N/kg)试计算: 图10-3-5(1)工艺品静止后受到的水的浮力为多少N?(2)小明把该工艺品放在另一种液体中,静止后它受到的浮力为0.4 N,该液 体的密度为多少kg/m3?(3)在上述条件下,若工艺品漂浮在液面,试说明理由,若下沉到液体底部,试
计算底部对工艺品的支持力为多少N?
答案　(1)0.45 N　(2)0.8×103 kg/m3　(3)0.05 N解析    (1)工艺品的密度ρ木= = =0.9 g/cm3=0.9×103 kg/m3;由于ρ木<ρ水,故工艺品静止后漂浮在水面上,它受到的浮力等于重力;故F浮=G =mg=45 g ×10 N/kg=0.045 kg×10 N/kg=0.45 N;(2)工艺品放到该液体中时,受到的浮 力(0.4 N)小于它的重力(0.45 N),故工艺品下沉到液体底部。V排=V物=50 cm 3=5×10-5 m3;液体的密度ρ液= = =0.8×103 kg/m3;(3)由于工艺品下沉,底部对它的支持力F支=G-F浮'=0.45 N-0.4 N=0.05 N。
1.(2019广东梅州一模)如图所示,当溢水杯盛满密度为ρ1的液体时,把实心 物块放入杯中,物块漂浮,静止后溢出的液体质量为m1;当溢水杯盛满密度 为ρ2的液体时,把同一物块放入杯中,物块沉底,静止后溢出的液体质量为m 2,则物块的密度为 (　　) A. ρ1　    B. ρ2　    C. ρ1　    D. ρ2
答案    B　第一种情况下,物块漂浮,F浮1=G,则m1g=ρ物gV,即:ρ物= ;第二种情况下,F浮2=G排2,则ρ2gV=m2g,即:V= ;所以ρ物= = = ρ2。
2.(2018四川遂宁中考)如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体, 现将密度为0.6×103 kg/m3的正方体木块A放入容器中,木块静止时露出液面 的体积与浸入液体的体积之比为1∶3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2 VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示。若将物块B单独放入此液体 中,它静止时将 (　　) A.悬浮　    B.漂浮　    C.沉底　    D.无法判断
答案    B　木块A在液体中漂浮,木块静止时露出液面的体积与浸入液体 的体积之比为1∶3,则V排= VA,漂浮时浮力等于重力,所以ρ液g× VA=ρ木gVA,则液体的密度ρ液= ρ木= ×0.6×103 kg/m3=0.8×103 kg/m3;在木块上表面轻放一个物块B,VB= VA,A的上表面刚好与液面相平,因为整体漂浮,所以浮力等于总重力,即ρ液gVA=ρ木gVA+ρBg× VA,化简可得,ρ液=ρ木+ ρB,则ρB=2(ρ液-ρ木)=0.4×103 kg/m3<ρ液,故若将物块B单独放入此液体中,它静止时将漂浮。
3.(2019安徽滁州天长一模)如图,圆柱形容器中装有适量的水,实心铁块A 放在木块B上,它们一起漂浮在水面上,若将铁块A从木块B上拿下并放入容 器内的水中,则容器中的水面会(　　) A.上升　    B.保持不变　    C.下降　    D.无法判断
答案    C　铁块A放在木块B上时整体漂浮,浮力等于它们的总重,若将A拿 下放入水中,由于铁块A下沉,则A受到的浮力小于A的重力,木块仍处于漂 浮,则木块受到浮力等于木块的重力,它们受到的总浮力小于它们的总重, 根据阿基米德原理可知排开水的体积变小,故液面下降。
4.(2018山东德州中考)在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简 易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它 们竖直静止在液体中时,液面高度相同。从观察到的现象可以判断:两个简 易密度计所受浮力F甲　　　    F乙、两杯液体的密度ρ甲　　　    ρ乙、两个 烧杯底部所受液体的压强p甲　　　    p乙。(选填“大于”、“小于”或 “等于”) 
答案　等于　小于　小于解析　由题图可知,密度计在两液体中处于漂浮状态,浮力等于重力,两个 完全相同的简易密度计重力相同,所以密度计在两种液体中所受的浮力相 等;甲中密度计排开液体的体积大于乙中密度计排开液体的体积,根据F浮= ρgV排可知,两杯液体的密度ρ甲<ρ乙。液面高度相同,根据p=ρgh可知,两个烧 杯底部所受液体的压强p甲5.(2015湖南益阳中考)体积均为200 cm3的木块和合金块,放入水中静止时 的情况如图所示,已知木块重为1.8 N,合金块重为6 N,则木块受到的浮力为 　　　    N,合金块受到的浮力为　　　    N。(g=10 N/kg) 
答案　1.8　2解析　由题图可知木块漂浮,则F浮木=G木=1.8 N;由题图可知合金块浸没在 水中,V合金排=200 cm3=2×10-4 m3,合金块受到的浮力F合金=ρ水gV合金排=1.0×103 kg /m3×10 N/kg×2×10-4 m3=2 N。
1.(2019山西大同一模,9,★☆☆)质量相等的甲、乙两个实心正方体物块在 水中静止时如图10-3-6所示,下列说法中正确的是 (　　) 图10-3-6A.甲受到的浮力小于乙受到的浮力B.甲的密度等于乙的密度C.甲所排开液体的质量等于乙所排开液体的质量D.甲下表面受到水的压力等于乙下表面受到水的压力
答案    C　由图知,甲、乙两实心正方体物块分别悬浮、漂浮在水中,根据 漂浮和悬浮条件可知,物块受到的浮力等于自身的重力,它们质量相等,则 重力相等,所以浮力相等,A错误;由图知,甲的体积小于乙的体积,质量相等, 所以甲的密度大于乙的密度,故B错误;因为它们受到的浮力相等,所以排开 液体的重力相等,则它们排开液体的质量相等,故C正确;由浮力产生的原因 知,甲下表面受到的压力等于它受到的浮力与上表面压力之和,而乙上表面 不受压力,所以乙下表面受到的压力等于它受到的浮力,则甲下表面受到水 的压力大于乙下表面受到水的压力,故D错误。
2.(2018江苏常熟期末,11,★★☆)将一块不含杂质没有气泡的冰块放在装 有38度白酒的(密度为0.95 g/mL)酒杯中,漂浮在液面上,如图10-3-7所示。 当冰块完全熔化后出现的情况是 (　　) 图10-3-7A.液面高度升高B.液面高度不变C.液面高度下降D.无法确定
答案    C　冰块漂浮在酒精面上,所以:F浮=G冰,即ρ酒精gV排=ρ冰gV冰,可得:V排=  ;冰熔化成水之后,状态变化,质量不变,所以:m冰=m水,即ρ冰V冰=ρ水V水,可得:V水= ;而ρ酒精<ρ水,故V水3.(2018重庆江津六校联考,21,★★☆)如图10-3-8甲所示,水平面上有一底 面积为5.0×10-3 m2的圆柱形薄壁容器,容器中装有质量为0.5 kg的水。现将 一个质量分布均匀、体积为5.0×10-5 m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂 浮在水面上,物块浸入水中的体积为4.0×10-5 m3。(g取10 N/kg,水的密度ρ水 =1.0×103 kg/m3)(1)求物块受到的浮力大小;(2)求物块的密度;(3)用力缓慢向下压物块使其恰好浸没在水中(水未溢出)如图乙,求此时水 对容器底的压强。
答案　(1)0.4 N　(2)0.8×103 kg/m3　(3)1.1×103 Pa
解析　(1)物块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4.0×10-5 m3=0.4 N(2)物块受到的重力与浮力是一对平衡力F浮=G物=ρ物gV物物块的密度ρ物= = =0.8×103 kg/m3(3)设未放入物块时,容器中水深为h,物块浸没在水中时,水位上升Δhm水=ρ水V水=ρ水Shh= = =0.1 mV物=S·ΔhΔh= = =0.01 m
水对容器底的压强p=ρ水g(h+Δh)=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(0.1 m+0.01 m)=1.1×103 Pa
1.(2019山东泰安新泰一模,7,★☆☆)如图,在水槽中放一只小碗,碗可以漂 浮在水面上,也可以沉入水底,下列说法正确的是 (　　) A.碗沉入水底时比漂浮在水面上时重力变大了B.碗沉入水底时受到的浮力与它的重力大小相等C.碗沉入水底时比漂浮时所受的浮力变大了D.碗沉入水底时容器底部受到水的压强变小了
答案    D　无论碗处于什么位置,质量不变,所以重力不变,故A错误;据浮沉 条件可知,碗沉入水底时受到的浮力小于它的重力,故B错误;碗沉入水底时 比漂浮时排开水的体积变小,所以受到的浮力变小,故C错误;因为漂浮时的 浮力大于下沉时的浮力,小碗浸没后,排开的水的体积减小,水面下降,容器 底受到水的压强变小,故D正确。
2.(2018河北一模,2,★★☆)如图所示,将三个完全相同的鸡蛋分别放入盛 有不同液体的烧杯中,鸡蛋在甲杯中沉底,在乙杯中悬浮,在丙杯中漂浮,且 鸡蛋静止后各杯中液体深度相同。则下列判断正确的是 (　　) A.三种液体的密度关系为:ρ甲=ρ乙>ρ丙B.鸡蛋排开三种液体的质量关系为:m甲=m乙>m丙C.鸡蛋受到三种液体的浮力关系为:F甲p丙
答案    C　鸡蛋在甲杯中沉底,ρ甲<ρ鸡蛋;在乙杯中悬浮,ρ乙=ρ鸡蛋;在丙杯中漂 浮,ρ丙>ρ鸡蛋,所以丙杯中液体的密度最大,甲杯中液体的密度最小,A错;鸡蛋 在甲杯中沉底,浮力小于鸡蛋的重力,则排开液体的质量小于鸡蛋的质量; 鸡蛋在乙杯中悬浮,在丙杯中漂浮,则鸡蛋在乙、丙中受到的浮力等于鸡蛋 的重力,即鸡蛋在乙、丙中排开液体的质量等于鸡蛋的质量,所以m甲3.(2017辽宁沈阳皇姑一模,15,★★☆)小胡同学在水槽中洗碗,一个大的瓷 碗正漂浮在水槽中。小胡用水槽中的水把碗装满,碗就会沉入水槽底部,此 时碗所受到的浮力比漂浮时碗所受到的浮力　　　    (选填“大”、 “小”或“不变”),水槽中的水面将会　　　    (选填“上升”、“下 降”或“不变”)。
答案　小　下降解析　当碗漂浮时,碗受到的浮力等于其重力,当碗下沉到水槽底部时,碗 受到的浮力小于其重力,因此沉到水槽底部时碗所受到的浮力比漂浮时碗 所受到的浮力小;由V排= 可知,在液体密度一定时,物体受到的浮力越小,排开液体的体积越小,因此碗沉到水槽底部时排开水的体积小,水面将 下降。
4.(2019湖北襄阳襄城一模,20,★★☆)如图所示,一木块漂浮在水面上(如图 甲所示)。在木块上放置一个铁块A时,木块刚好浸没于水中(如图乙所示); 去掉铁块A,在木块下吊一个铁块B时,木块也刚好浸没于水中(如图丙所 示)。已知铁的密度为ρ铁=7.9×103 kg/m3,水的密度为ρ水=1.0×103 kg/m3。试 求两个铁块A和B的质量之比。(8分) 
答案　69∶79解析    在乙图中,把木块和铁块A作为一个整体,浮力等于总重力,则ρ水V木g =(mA+m木)g;同理,在丙图中ρ水(V木+VB)g=(mB+m木)g,将第一式代入第二式整理 得,mB-mA=ρ水VB,又VB= ,代入该式及数据整理后得,mA∶mB=(7.9×103 kg/m3-1×103 kg/m3)∶(7.9×103 kg/m3)=69∶79。
1.(2019四川成都中考,A9,★☆☆)将一枚重为0.5 N的鸡蛋放入一杯均匀盐 水中,静止时如图10-3-9所示,然后向杯子里加入一些清水,则     (　　) 图10-3-9A.鸡蛋会下沉B.鸡蛋的重力增加C.鸡蛋所受浮力变大
D.鸡蛋所受浮力为0.5 N
答案    A　由图知,鸡蛋静止时悬浮在盐水中,鸡蛋的密度等于盐水的密度, 向杯子里加入一些清水,盐水的密度减小,小于鸡蛋的密度,故鸡蛋下沉,A 正确;鸡蛋的重力不会变,故B错误;鸡蛋悬浮时,F浮1=G蛋,下沉时,F浮2F浮2,C错误;下沉时,F浮22.(2017山东泰安中考,21,★★☆)有甲、乙两个溢水杯,甲溢水杯盛满酒精, 乙溢水杯盛满某种液体。将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中,小球下 沉到杯底,溢出酒精的质量是40 g;将小球从甲溢水杯中取出擦干,轻轻放入 乙溢水杯中,小球漂浮且有 的体积露出液面,溢出液体的质量是50 g,已知ρ酒精=0.8×103 kg/m3,下列计算正确的是    (　　)①小球的质量是40 g②小球的体积是50 cm3③液体的密度是1.1×103 kg/m3④小球的密度是0.9×103 kg/m3 A.只有①②正确　    B.只有②③正确C.只有②④正确　    D.只有①③正确
答案    B　由题意知小球在乙中处于漂浮状态,故F浮乙=G=G排,故m=m排=50 g;由题知,在甲中小球沉底,小球的体积就等于排开酒精的体积,V=V排酒精=  = =50 cm3;小球的密度是:ρ球= = =1 g/cm3=1 000 kg/m3;因为小球在乙中漂浮,所以F浮乙=G,根据阿基米德原理得,F浮乙=m排液g=ρ液g×  V,且G=ρ球gV,联立可得:ρ液g× V=ρ球gV,所以ρ液= ρ球= ×1 000 kg/m3=1.1×103 kg/m3。故②③正确,选B。
3.(2018江苏泰州中考,15,★★☆)把重10 N,密度为0.9×103 kg/m3的实心物 体投入水中。当物体静止时,物体处于　　　    (漂浮/悬浮/沉底)状态,物 体所受浮力为　　　    N,排开水的体积是　　　    m3。(g取10 N/kg)答案　漂浮　10　1×10-3 解析    因为ρ物=0.9×103 kg/m3<ρ水,所以物体静止时漂浮,故F浮=G物=10 N;根 据F浮=G排=ρ水gV排,可求得物体排开水的体积:V排= = =1×10-3 m3。
4.(2019福建中考,21,★★☆)如图10-3-10,气球下面用细线悬挂一石块,它 们恰好悬浮在水中。已知石块与气球的总重力为G总,则气球受到的浮力F 浮　　　    G总(选填“>”“<”或“=”);若水温升高,石块将　　　    (选 填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”)。 图10-3-10
答案　<　上浮解析　气球及石块悬浮在水中,故气球及石块所受浮力与它们的总重力相 等,气球所受浮力小于气球及石块所受浮力,所以气球所受浮力小于它们的 总重力,即F浮5.(2015广东广州中考,24,★★☆)除图10-3-11中的器材外,还可提供足够的 水(密度为ρ水),测量 在水面的玩具鸭所受重力。简要写出合理方案(可用画图或文字表述),并用题目所给及所测出的物理量推导出玩具鸭所受 重力的表达式(玩具鸭不能放入量筒)。 图10-3-11
答案　(1)在水槽中注满水,将玩具鸭轻轻放入水中,观察到玩具鸭漂浮在 水面上,并有一部分水溢出水槽;(2)在量筒中装入适量的水,测出体积V1;(3)将玩具鸭轻轻从水中拿出;(4)将量筒中的水慢慢注入水槽中,直到水槽重新注满,测出量筒中剩下水 的体积V2;(5)玩具鸭的重力G=F浮=ρ水gV排=ρ水g(V1-V2)。
解析　要测量玩具鸭的重力,没有弹簧测力计,不能直接测量,根据题目提 供的器材,量筒只能测量水的体积,找出重力与水的体积的联系是解决这道 题的关键。G=F浮=ρ水gV排就是重力和水的体积的联系,接着就是设计如何 测量排开水的体积,若采用排水法则没有工具收集水,故只能利用反向思 维,采用填充法。
6.(2018浙江杭州中考,35,★★☆)“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主 集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积 约为30米3,空载时质量约22吨,最大荷载240千克。(6分)图10-3-12(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入多少
立方米的水?(海水密度取1.0×103千克/米3,g取10牛/千克)
答案　(1)220 000 N　(2)7.76 m3 解析　(1)设“蛟龙号”空载时质量为m空“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力F浮=G=m空g=22 000 kg×10 N/kg =220 000 N(2)设“蛟龙号”满载时下沉至少需要注入水的质量为m注水,体积为V注水,最 大荷载为m物∵满载时若要下沉,至少G总=F浮总∴m注水g+m空g+m物g=ρ水gV排∴m注水=ρ水V排-m空-m物=1.0×103 kg/m3×30 m3-22 000 kg-240 kg=7 760 kgV注水= = =7.76 m3
1.(2019山东临沂中考,18,★☆☆)将两个完全相同的小球分别放入装有不 同液体的甲、乙两烧杯中,球静止时两烧杯液面相平,如图所示。下列判断 正确的是 (　　) A.两小球所受浮力大小相等B.乙烧杯中液体的密度大C.乙烧杯中小球排开的液体质量大
D.甲烧杯底部受到液体的压强小
答案    A　甲杯小球漂浮,F浮=G球,ρ甲液>ρ球,乙杯小球悬浮,F浮=G球,ρ乙液=ρ球,故 两小球受到的浮力相等,A正确;甲杯液体密度较大,B错误;两种情况下小球 排开液体的重力等于球的重力,所以小球排开的液体质量等于球的质量,故 C错误;由于两杯中液面相平,液体深度相等,由液体压强公式可知,甲烧杯 底受到液体的压强较大,故D错误。
2.(2018内蒙古通辽中考,14,★★☆)在三支相同的平底试管内装入等量铁 砂,然后分别放入装有甲、乙、丙三种不同液体的烧杯里,其静止状态如图 所示,则下列说法正确的是 (　　) A.三种液体对试管的浮力大小关系是F甲>F乙>F丙B.三种液体的重力大小关系是G甲=G乙=G丙C.三种液体对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙D.三支试管底部所受液体压强大小关系是p甲'=p乙'=p丙'
答案    D　由于装入等量铁砂的相同的平底试管在三种液体中都漂浮,所 以试管受到的浮力:F甲=F乙=F丙=G总,A错;由图可知排开的液体体积V排甲>V排 乙>V排丙,而F甲=F乙=F丙,则根据F浮=ρV排g可知,ρ甲<ρ乙<ρ丙,由于烧杯相同,液面相 平,根据图示可知:三种液体的体积V甲3.(2018山东烟台中考,17,★★☆)水平桌面上两个完全相同的烧杯中分别 盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的小球A、B分别放入两烧杯中,当 两球静止时,两液面高度相同,球所处的位置如图所示;两小球所受浮力的 大小关系为FA　　　    FB,两小球所排开液体重力的大小关系为GA　　         GB,两种液体对烧杯底的压强的大小关系为p甲　　　    p乙(均选填 “>”、“=”或“<”)。 
答案　=　=　>解析　由图可知,A球漂浮,B球悬浮,根据悬浮和漂浮条件可知两球受到的 浮力都等于各自的重力,由于两个小球是相同的,所以FA=FB=G。根据阿基 米德原理可知:排开液体重力GA=GB;由于A球漂浮,B球悬浮,根据漂浮和悬 浮条件可知:ρ甲>ρ球,ρ乙=ρ球,则两种液体的密度关系是:ρ甲>ρ乙。两球静止时, 两液面高度相同,由p=ρgh知,p甲>p乙。
4.(2019内蒙古呼和浩特中考,20,★☆☆)有人说,水里的冰山融化后,水面会 上升,你认为这种说法是否正确?请你用下面给出的图示,并用学过的知识 进行正确解释(忽略热胀冷缩对水和冰的影响,已知冰和水的密度之比为0. 9),并得出正确结论。(4分) 
答案　不正确　冰山融化后,水面高度不变解析　冰山漂浮在水面上,F浮=G排=ρ水V排g,所受浮力等于其重力,G冰=G冰化水= ρ水Vg=F浮,则冰融化后,冰变为水的体积V= =V排,所以水面高度保持不变。
5.(2018山东泰安中考,24,★★☆)用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表 面与水面刚好接触,如图甲所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并 继续匀速下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与 物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙。g取10 N/kg,水的密度是1.0× 103 kg/m3。求:(1)物块受到的重力;(2)物块浸没在水中时受到的浮力;(3)物块的密度。
答案    (1)18 N　(2)8 N　(3)2.25×103 kg/m3 解析　(1)由图乙可知,物块未浸入水中时测力计示数为18 N,故物块的重 力G=18 N;(2)物块全部浸入水中时,测力计的示数为10 N,则物块浸没在水中时受到 的浮力F浮=G-F=18 N-10 N=8 N;(3)由F浮=ρ液gV排得,物块的体积为V=V排= ,物块的重力为G,质量为m= ,则物块的密度为ρ= = = ρ水= ×1.0×103 kg/m3=2.25×103 kg/m3。
1.(2019广东广州番禺模拟)港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成。隧道由一 节节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成,如图10-3-13所示,建造隧道 时,先将沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在 海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底并 深埋在河床下。(假设海水密度为1.0×103 kg/m3,每一节密封沉管的总质量 为6×107 kg,g取10 N/kg)。 图10-3-13
(1)计算漂浮在海面上的一节密封沉管,在灌水前受到的浮力。(2)画出漂浮的沉管的受力分析图;(3)向沉管灌入一定水后,沉管排开水的体积为50 000 m3,此时沉管排开水 的质量是多少?沉管受到的浮力是多少?(4)在对密封沉管灌水使其下沉过程中,其下表面受到海水的压强大小将     　　    (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案　(1)6×108 N　 (2)如图所示　(3)5×107 kg　5×108 N　(4)增大 
解析　正确解答本题需要认真观察示意图,并从中获取有效信息,然后利用 浮力知识进行相关计算,旨在考查科学思维的能力。(1)沉管灌水前漂浮,F 浮=G=mg=6×107 kg×10 N/kg=6×108 N;(2)沉管漂浮时所受重力和浮力是一 对平衡力,大小相等,方向相反,在同一直线上,据此画出它的受力分析图;(3) 沉管排开水的质量m排=ρV排=1.0×103 kg/m3 ×50 000  =5×107 kg,沉管受到的浮力F浮=G排=m排g=5×107 kg×10 N/kg=5×108 N;(4)由液体内部的压强规律 知,对密封沉管灌水使其下沉过程中,其下表面处在水中的深度增大,受到 海水的压强将变大。
2.(2016北京中考)科普阅读题——阅读《福船》,回答问题。福船
跨越遥远时空的海上丝绸之路上,一个名叫“福船”的文化符号历久弥 新。福船作为木质时代风帆动力远洋船只中的佼佼者,成就了明代郑和、 戚继光、郑成功等人的伟大壮举,为中国乃至世界航海史写下了璀璨的一 页。福船,福建沿海一带尖底古海船的统称,上阔下窄,首尖尾宽两头翘,复原模
型图如图10-3-14所示。其甲板平坦,龙骨厚实,结构坚固;吃水深,容量多,善 于装载,稳定性好,抗风力强,适于远洋。与指南针对航海贡献相媲美的“水密隔舱福船制造技艺”,是中国对世界 航海发展史产生深远影响的另一项伟大发明。2010年11月15日,《中国水 密隔舱福船制造技艺》被列入联合国教科文组织“急需保护的非物质文 化遗产名录”。所谓“水密隔舱”,就是用厚实的隔舱板把船舱层层隔断, 分隔成互不透水的一个一个舱区。在航行过程中,如果有一个或两个舱意 外破损,海水进不到其他舱中,从船整体看,仍然保持有足够的浮力,不至沉 没。“水密隔舱”技术大大提高了船舶的整体抗沉性。另外隔舱板与船 壳板紧密连接,使船体结构也更加坚固。分成隔舱,还便利货物存放管理。 水密隔舱福船制造技术,对于远洋航海史研究有着不可替代的重要学术价 值。
南京静海寺《郑和残碑》记载:“永乐三年(1405年),将领官军乘驾两千料 海船并八橹船……”经学术界考证,与北京天坛齐名的两千料海船就是福 船。“料”是当时流行的用来表示舟船大小的一种计量单位。两千料海 船总长61.2米,最大宽13.8米,型深4.89米;满载时,水线长53米,水线宽13米, 吃水3.9米。帆装、给养、武器、人员、货物等及船自身质量总共可达1 1 70吨。郑和下西洋是人类海洋文明史的重要组成部分,是世界航海史上时 间最早、规模最大的洲际航海活动。比哥伦布到达美洲大陆航海早了87 年,比达·伽马过好望角到达印度的航海早了92年,比麦哲伦的环球航海早 了114年。郑和下西洋时的中国船舶制造、天文航海、地文航海、季风运 用和航海气象预测等方面的技术和航海知识,在当时均处于世界领先地 位。重启海上丝绸之路的今天,“福船”这个珍贵的文化符号成为新兴文创产
业里重要的创作灵感,依然在启迪人们不断去开拓创新。请根据上述材料,回答下列问题:(1)福船采用了　　　    技术大大提高了船舶的整体抗沉性。请你展开想 象,就福船的这一技术设计理念,举例说明还可应用在哪些方面:　　　     　　　　　　　　　    。(2)排水量是衡量造船能力的重要指标。小辉查资料得知:哥伦布远航美洲 时,最大的那艘船的满载排水量为233 t后,他想知道郑和远洋时的两千料海 船的排水量m。他根据上文中两千料海船的信息计算出排水体积V=53 m× 13 m×3.9 m=2 687.1 m3,估算出排水量约为2 687 t。请写出这种估算方法 不合理的理由,并写出合理的估算方法。
答案　(1)水密隔舱示例:将飞艇中的气室隔离成多个气室(2)见解析解析　正确解答本题需要认真阅读短文并从中获取有效信息,然后“基于 证据得出结论”。(2)计算排水体积时没考虑船底尖上阔,形状不规则。由阿基米德原理可得,F浮=m排g由船漂浮可得,F浮=G物则m排g=m物gm排=m物=1 170 t
　科普阅读题——阅读以下材料,回答问题。372潜艇掉深,上演3分钟生死时速2014年12月,我国海军组织的一次实战化紧急拉动和战备远航训练中,南海 舰队372新型常规潜艇,正悄无声息地潜航。突然,潜艇深度计指针向下大幅跳动,艇体急速下沉!“不好,潜艇掉深了!”潜艇在水下航行中,如突遭海中断崖,所受浮力会突然减小,难以控制地急 剧掉向海底,造成失事。生死关头,指挥员王红理立即下达增速、补充均衡、吹除压载水舱等一系 列指令,全艇官兵舍生忘死奋力排险。“打开应急高压气阀门,向水柜供气”。
糟糕,“主机舱管路破损进水!”祸不单行!此时主机舱一根管道突然破裂,大量海水瞬间喷入舱室。 “损管警报!”“向所有水柜供气!”生死关头,指挥员当机立断,果断下 令。伴随着刺耳的损管警报声,全艇上下闻令而动,扑向各个控制阀门……不到10秒钟,应急供气阀门全部打开,所有水柜开始供气;一分钟内,上百个 阀门关闭,数十种电气设备关停;两分钟后,全艇各舱室封舱完毕——官兵
们以令人难以置信的速度,与死神赛跑。该做的都已做完,而这时,掉深速度虽有减缓,但潜艇掉深没有立即停止,还 在继续下降。大约3分钟后,在372潜艇即将下沉到极限工作深度时,掉深终 于停止。潜艇在悬停10余秒后,深度计指针缓慢回升,艇体终于开始上浮!请回答:(1)“掉深”也叫“水下断崖”,通常指潜艇遇到海水密度跃层,潜艇所处 的海水密度突然变　　　    (选填“大”或“小”),所受的浮力突然　     　    (选填“增大”或“减小”),失去平衡而急剧下沉的一种现象。(2)“打开应急高压气阀门,向水柜供气”是为了排出水舱中的水,　　         (选填“减小潜艇重力”或“增大潜艇浮力”),阻止潜艇下沉。(3)实施高压供气、关闭各种阀门后,潜艇掉深有所减缓,但没有立即停止, 这是因为　　　　    。
(4)此次潜艇掉深,造成主机舱管路破损进水,说明液体的压强随　　　         的增加而增大。