第28课时 物体在浮沉条件及应用-【精品课】最新中考物理一轮复习精品课件（通用版）

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物体在浮沉条件及应用（复习课）
阿基米德在物理学方面的贡献主要有两项：其一是关于浮力问题；其二是关于杠杆问题。
“给我一个支点，我可以撬动地球。”
物体浸没在水中后，其运动状态有几种可能？
F浮＞ G 上浮： r液＞ r物 F浮= G 悬浮： r液 = r物 F浮＜ G 下沉： r液＜ r物
浮力：F浮＝r液gV排 ； 重力：G ＝r物g V物； V排 = V物
研究条件：实心物体浸没在液体中，受重力和浮力。
物体密度与液体密度间的关系
漂浮和悬浮是状态，下沉和上浮是过程
　关于浮力，下列说法中正确的是（ ）。 A. 上浮的物体一定比下沉的物体受到的浮力大 B. 沉在容器底部的物体一定不受浮力 C. 在水中上浮的物体在煤油中可能悬浮 D. 没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大
由钢铁制成的船，为什么能漂浮在水面上？
潜水艇如何实现上浮和下潜？
根据阿基米德原理，怎样解释橡皮泥做成一条小船，能漂浮在水面并能承载重物？
重力不变，但放入水中后排水体积变大，受到的浮力变大，所以会漂在水面上。
1.工作原理：将钢铁制成空心的轮船，可以排开更多的水，漂浮在水面上。
2.最大排水量（m排）：轮船满载时排开水的质量。
工作原理：浸没后所受浮力不变，靠充水和排水来改变自身重力来实现上浮和下潜。
原理：在热气球和飞艇的气囊里充入密度小于空气的气体（氦气、热空气），实现上浮，然后通过放气来控制体积变化实现下降。
热气球和飞艇的工作原理
（1）用途：一种可以直接测量液体密度的仪器。
（2）工作原理：利用物体漂浮在液面上时浮力等于重力的原理制成的。
（3）读数方法：静止时液面所对刻度乘以水的密度。
（4）刻度特点：上小下大，刻度间隔不均匀。
水 盐水
轮船做成________体排开的水更多，受到较大的浮力，能漂浮在水面上。
潜水艇的沉浮靠改变_____________实现的。（在水舱充入水或排出水）。
通过充入密度小于空气的气体（氢气、氦气、热空气等），使气球受到的浮力__________自身的重力而升空。
密度计在液体中漂浮，浮力等于重力，F浮=G且不变。在密度不同的液体里，它浸入液体的体积________。
质量相等的实心铝球和铁球放在水中，铁球受的浮力 铝球受的浮力；若把它们都放在水银中静止时，则铁球受的浮力 铝球受的浮力（选填“＞”、“＜”、“=”）
同一支密度计测定不同液体的密度，下列叙述正确的是（ ） A 密度计漂浮的越高，所受的浮力越大 B 密度计漂浮在不同液体中，所受的浮力都相等 C 密度计排液体积越大，液体密度越大 D 密度计漂浮的越高，液体密度越大
例2　一艘轮船从海里驶入河里，它受到的重力大小 ，它受到的浮力 ；它排开水的体积 。（填变大，变小或不变）【解析】 轮船浮在海面上，F浮 = G ； 它驶入河里也浮在河面上：F′浮= G 。 ∵ G 不变，∴ F浮不变： F浮 = F′浮　　　　　 ρ海水 g V排= ρ海水 g V′排，　　　∵ ρ海水> ρ海水 ， ∴ V排 >V′排
例3　重为15 N的物体，浸没于装满水的容器中后，溢出了5×10-4 m3的水。则此物体是（ ） A．浮在水面上 B．沉到水底 C．悬浮在水中 D．以上几种情况都有可能【解析】 根据阿基米德原理 F浮 = ρ水 gV排 =1.0 ×103 kg/m3 ×9.8 N/kg×5×10-4 m3 =4.9 N ρA 。
例5　一冰块漂浮在水面上，当冰完全熔化后，容器中的水面将如何变化？
当冰化成水后，质量不变，所以，m水= m冰
冰排开水的体积等于冰化成水的体积 ∴液面高度不变
【解析】冰漂浮在水面上，F浮= G冰
当冰放入盐水中时，冰熔化后，液面如何变化？
∵ ρ水< ρ盐水，∴V排> V盐水冰排开盐水的体积小于冰化成水的体积 ∴液面上升
【解析】冰漂浮在盐水中，F浮 = G
【例题7】小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上。他想：水面高度会变化吗?于是进行了探究：首先，将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中，如图所示；然后，将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上，它们处于漂浮状态，则水面高度将（　　）A．下降B．上升C．不变D．无法判断
【例题8】我国的航母正按计划进行各项科研试验和训练。如图所示是中国航母“瓦良格”号训练时的图片，当飞机飞回航母后（　　）A．航母将浮起一些，所受浮力减小B．航母将下沉一些，所受浮力增大C．航母将下沉一些，所受浮力减小D．航母始终漂浮，所受浮力不变
【例题9】如图所示，用同一支密度计分别测量甲、乙两种液体的密度，下列说法正确的是（　　）A．密度计在乙液体中所受的浮力大B．乙液体的密度大于甲液体的密度C．密度计上的刻度值上大下小D．密度计在甲、乙两种液体中所受的浮力相等
（一）物体的沉浮条件及判断
判断物体沉浮的方法：方法一，比较物体浸没时所受的浮力与重力的大小；方法二，比较物体的平均密度与液体密度的大小。
【例1】(2017•苏州)小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”(如图)。他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下，使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上，矿泉水瓶内留有少量空气，拧紧瓶盖使其密封，用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉，松手后“浮沉子”即上浮。下列说法错误的是( ) A．“浮沉子”下沉时，所受重力大于它受到的浮力 B．无论怎样挤压矿泉水瓶侧面，“浮沉子”不可能悬浮在水中 C．“浮沉子”上浮时，小瓶内的压缩空气会将内部的水压出 D．潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同
【点拨】物体所受重力大于浮力，物体下沉；物体所受浮力等于重力，物体漂浮或悬浮；物体所受重力小于浮力，物体上浮。挤压矿泉水瓶，瓶子体积减小，瓶内气压增大，使小玻璃瓶中进入一些水，重力增大，大于浮力时，＂浮沉子＂下沉；松手后，瓶内气压减小，玻璃瓶里被压缩的空气将玻璃瓶内的水挤压出来，重力减小，小于浮力时，“浮沉子＂上浮。
【方法归纳】先分析瓶内气压的变化使小玻璃瓶中水的重力发生变化，再结合浮力与重力的大小关系解题。
【例2】如图，两个完全相同的圆筒形容器，内装质量相等，密度分别为ρ1、ρ2的液体，将同一密度计分别放入两液体中，都浮在液面上，如甲所示，则密度计在两液体中受到的浮力F1　　 F2；两液体的密度ρ1___________ρ2；两液体对容器底的压强P1　　 P2。（选填“＞”“=”“＜”）
【点拨】因为在两种液体中，密度计漂浮，所以所受到的浮力F甲=F乙=G，相等；又根据F浮=ρ液V排g，所受到的浮力相等，V排甲＜V排乙，所以ρ甲＞ρ乙；根据压强p=ρgh可知，h相同，且ρ甲＞ρ乙；所以p甲＞p乙。
【方法归纳】由密度计都漂浮在液体面上，根据漂浮条件比较受浮力大小；知道浮力大小关系，再利用阿基米德原理，比较液体密度的大小；根据液体压强的知识分析判断。
【答案】 =；＞；＞。
【例3】如图所示，烧杯中装有某种液体，A为圆柱形木块，用外力F缓慢将A压入其中，h表示木块的下表面到液面的距离，下列关于木块所受浮力F浮和h的关系图像正确的是（ ）
【点拨】根据阿基米德原理，物体在液体中受到的浮力为F浮＝ρ液gV排，其中V为物体排出的液体的体积，即为A浸入液体的体积。在A没有完全浸没入液体中时，设A的底面积为S，有：V ＝Sh，故F浮＝ρ液gV排成正比，之后木块A完全浸没入液体中，V不再改变，故F浮也不变，故C正确。
【方法归纳】图像题要把握斜率的物理意义（图C中是F浮与h成正比），结合计算，从而得出F浮和h的关系图像。
【例4】 （2017•营口）某潜水艇总质量为2.7×103t，体积为3×103m3，当它浮在海面上时，受到的浮力是____________N，当它需要潜入海水中时，它至少要向水舱充入________m3的海水，潜水艇潜入海中一定深度时，仪表显示海水的压强为2×106Pa，此时它在海水中的深度为_________m。（海水密度按1.0×103kg/m3计算，g=10N/kg）
【点拔】 （1）当潜水艇漂浮在海面上时，它受到的浮力：F浮=G潜水艇=mg=2.7×103×103kg×10N/kg=2.7×107N；（2）潜水艇潜入水中时受到的浮力：F浮′=ρ水gV排=ρ水gV潜水艇=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×103m3=3×107N；要使潜水艇下潜，G潜水艇+G水≥F浮′，所以至少要向水舱充入海水的重力：G水=F浮′﹣G潜水艇=3×107N﹣2.7×107N=3×106N，至少要向水舱充入海水的体积：V水=G水/ρ水g= 3×106N/（1.0×103kg/m3×10N/kg）=300m3（3）根据p=ρgh可得，此时它在海水中的深度为： h =p/ρ水g= 2×106N/（1.0×103kg/m3×10N/kg）=200m
【方法归纳】 1、本题综合考查了重力公式、液体压强公式、阿基米德原理、物 体的漂浮条件，计算时要灵活选用公式； 2、要使潜水艇下潜，潜水艇的自重（潜水艇重加上水箱内水重）大于受到的浮力，由此求出在水箱内至少加的水重。