初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）物体的浮沉条件及应用学案设计

这是一份初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）物体的浮沉条件及应用学案设计，共24页。
知识点1：物体的浮沉条件
1.物体上浮、下沉是运动过程，此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮出液面，最后漂浮在液面。如表：
2.漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力，在平衡力的作用下静止不动。但漂浮是物体在液面的平衡状态，物体的一部分浸入液体中。悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态，整个物体浸没在液体中。如表：
3.物体下表面与容器底紧密接触，沉底：F浮=0N
知识点2：物体的浮沉条件的应用
1.轮船：
（1）原理：把密度大于水的钢铁制成空心的轮船，使它排开水的体积增大，从而来增大它所受的浮力，故轮船能漂浮在水面上。
（2）排水量：轮船满载时排开的水的质量。
2.潜水艇：
原理：潜水艇体积一定，靠水舱充水、排水来改变重力，使重力小于、大于或等于浮力来实现上浮、下潜或悬浮的。
3.气球和气艇：
原理：气球和飞艇体内充有密度小于空气的气体（氢气、氨气、热空气）。
对物体的浮沉条件的解读
例题精讲
知识点1：物体的浮沉条件
【例题1】7.如图，重为5N的木块A，在水中处于静止状态，此时绳子的拉力为3N，若绳子突然断了，木块A在没有露出水面之前，所受合力的大小和方向是（ ）。
A．5 N，竖直向下 B．3N，竖直向上 C．2N，竖直向上 D．8N，竖直向下
【答案】B。
【解析】绳子未断时，A物体受3个力：重力GA，拉力F，浮力F浮．3个力关系为：GA＋F＝F浮，求得F浮＝5N＋3N＝8N。绳子剪断后，物体只受重力和浮力，且浮力大于重力，物体上浮，浮力大小仍等于8N．合力F合＝F浮—G＝8N—5N＝3N；合力方向：与浮力方向相同，竖直向上。故答案是B。
知识点2：物体的浮沉条件的应用
【例题2】1.在木棒的一端缠绕一些细铜丝制成简易的液体密度计，将其分别放入盛有甲乙两种液体的烧杯中处于静止状态，如图所示，若密度计在甲乙液体中受到的浮力分别是F甲、F乙，甲乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙．则（ ）
A．F甲＜F乙B．F甲＞F乙C．ρ甲＞ρ乙D．ρ甲＜ρ乙
【答案】D
【解析】（1）同一密度计在两种液体中都漂浮，所以受到的浮力都等于密度计受到的重力。
（2）由图可以得出密度计排开液体体积的大小关系，再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系。
AB、由于密度计两次静止时都处于漂浮，则F浮＝G，
即密度计在两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G．所以，F甲＝F乙，故AB错误；
CD、由图知，密度计排开液体的体积：V甲排＞V乙排，
由F浮＝ρ液gV排可知：ρ甲＜ρ乙；故C错误，D正确。
基础训练题：
一、单选题
1．如图所示是中国航母“山东号”训练时，舰载飞机飞离航母甲板时的图片。下列说法中正确的是（ ）
A．飞机飞离航母前后，航母的总重力不变
B．飞机在起飞过程中，惯性将变大
C．飞机在航母甲板上加速飞行时，受到非平衡力的作用
D．飞机飞离航母甲板时，航母所受浮力大小不变
2．小滨同学看到烧杯中的鸡蛋沉在水底，于是，他不断向烧杯中均匀地加入食盐并搅拌，鸡蛋逐渐浮出水面，如图所示，在此过程中；鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象可能是（ ）
A．B．
C．D．
3．小明制作了一个简易密度计，取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口（如图所示）。他将密度计放入水中，竖立静止后，在密度计上与水面相平处标上；将密度计分别放入密度为，的两种液体中，竖立静止后，在密度计与液面相平处标上A、B。下列说法中正确的是（ ）
A．
B．
C．密度计在液体A、B及水中受到的浮力大小相等
D．密度计在液体A中受到的浮力大于在液体B中受到的浮力
4．“我劳动，我快乐！”晓马同学养成了良好的劳动习惯，坚持每天在家洗碗，既为父母减轻了家务负担又锻炼了自己。在洗碗过程中，他发现同一只碗可以漂浮在水面上，也可以沉入水底，如图所示。结合浮力的有关知识，比较两种情况下碗受到的浮力，下列说法正确的是（ ）
A．沉入水底时碗受到的浮力较大B．漂浮在水面时碗受到的浮力较大
C．两种情况碗受到的浮力大小相等D．条件不足，无法比较浮力的大小
5．“我劳动，我快乐。”小明放学帮妈妈洗菜时发现，放在盆中的茄子浮在水面，西红柿沉在盆底。他用所学的物理知识对此现象作出一些分析，其中正确的是（ ）
A．茄子受到的浮力小于它受到的重力
B．茄子受到的浮力大于西红柿受到的浮力
C．西红柿排开水的重力等于自身的重力
D．西红柿的密度大于茄子的密度
二、填空题
6．小明用饮料吸管制作了一只简易密度计（如图），将其放入水中时，密度计不能直立，应 （选填“增加”或“减少”）吸管中铁丝质量。改进后，分别用它测量水和盐水的密度时，吸管浸入水中深度为，所受浮力为。浸入盐水中的深度为，所受浮力为则 ， （选填“”、“”或“”）。

7．在制作简易密度计的综合实践活动中，选择一根饮料吸管，在其下端加适当的配重，并将这一端封闭起来，使其 漂浮在液体中。分别用它来测量水和盐水的密度时，液面处在吸管A、B两处，则液面在A处时测量的是 的密度。（ρ水＜ρ盐水）
8．某次军事演习中，执行深海作业的潜水艇悬浮在海水中（如图所示）要使潜水艇下潜，应对水舱 （选填“注水”或“排水”），在下潜过程中，潜水艇受到的浮力 ，潜水艇受到的液体压强 （后两空选填“变大”“变小”或“不变”）。
9．密度计是物体位于漂浮条件下的一个应用；如图所示密度计分别放入甲、乙两液体中静止时，液面分别在密度计上的A、B两刻度位置，由此可知，两液体的密度关系 ，密度计在两液体中所受的浮力 。（均选填“>”“G
ρ液>ρ物
物体上浮
Fρ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。
2．B
【知识点】物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【详解】重80N的物体浸没在水中时，弹簧测力计的示数为零，那么该物体悬浮，由浮沉条件可知，物体的密度等于水的密度；水的密度大于酒精的密度，即该物体的密度大于酒精的密度，若把该物体浸入酒精中，物体将会下沉，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
3．C
【知识点】根据物体的浮沉状态判断密度大小
【详解】由题图知甲漂浮，乙沉在水底，沉在水底的咸鸭蛋密度大于水的密度，浮在水面上的咸鸭蛋密度小于水的密度，故甲的密度小于乙的密度，即ρ甲＜ρ乙，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
4．C
【知识点】利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系、阿基米德原理的应用
【详解】当鸡蛋在浓盐水中漂浮时，此时鸡蛋所受浮力等于鸡蛋的重力；当给浓盐水中缓慢加入水时，混合液的密度开始减小，当此时混合液的密度仍大于鸡蛋的密度，虽然鸡蛋开始缓慢下沉，不过鸡蛋仍处于漂浮状态，只是浸入液体中的体积在增大，而露出的体积在减小，所以此时鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力；当混合液的密度逐渐减小到等于鸡蛋的密度时，此时鸡蛋在液体中处于悬浮状态，鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力；当浓盐水中的水越来越多而引起混合液的密度比鸡蛋密度小的时候，此时鸡蛋受到的浮力就会小于重力，鸡蛋出现下沉直至沉到杯子的底部，由此可知，鸡蛋受到的浮力是先不变，然后减小，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5．B
【知识点】阿基米德原理的应用、物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【详解】AD．体积相同的A、B、C三个物体放入同种液体中，由图知
又根据阿基米德原理
可得
故AD都错误；
B．A物体处于漂浮状态，B物体处于悬浮状态，受到重力和浮力都是一对平衡力
C物体沉在容器底
又由上述推论
故可得
故B正确；
C．又根据阿基米德原理
可得
故C错误。
故选B。
6． 增加
【知识点】物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系、密度计原理及应用
【详解】[1]密度计是根据物体的浮沉条件制成的，始终漂浮在液体中，液体密度越大，密度计浸在液体中的深度越小，密度计不能直立，可增加吸管中铁丝的质量。
[2][3]密度计始终漂浮在液体中，所受浮力等于自身的重力，因此在两种液体中受到的浮力大小相同；根据公式可知，液体的密度越大，密度计排开液体的体积越小，浸入液体中的深度越小，所以，密度计浸入盐水中的深度较小。
7．重力
【知识点】潜水艇的原理
【详解】潜水艇是靠改变自身的重力来实现浮沉的，当需要下潜时，‌向压载水舱中注水，‌使潜艇的重力大于浮力，‌潜艇开始下潜；‌当需要上浮时，‌则通过高压空气将压载水舱中的水挤出，‌使潜艇的重力减轻，‌当潜艇的重力小于浮力时，‌潜艇便开始上浮。‌
8．自身重力
【知识点】物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【详解】潜水艇在水下航行时，潜水艇受到水的浮力和重力的作用，根据可知，潜水艇的体积不变，排开水的体积不变，所以潜水艇受到水的浮力不变；把压缩空气压入潜水艇的压力舱，将水排出，潜水艇自重减小，当时，潜水艇上浮；打开压力舱的阀门，让水进入压力舱内，潜水艇自重增大，当时，潜水艇下沉；当时，潜水艇悬浮，可以停留在任何深度；由此可见，潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的。
9． 上浮 5×10﹣4m3
【知识点】探究物体的浮沉条件、阿基米德原理的应用、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量
【详解】[1]物体的重力为5N，全部浸没时排开液体的重力为8N，则受到的浮力为8N，浮力大于重力，所以物体上浮。
[2]当浮力与重力相等时，物体将漂浮在水中，根据F浮=ρ液gV排得
10． 2 13.8
【知识点】密度公式的简单应用、空心物质的密度计算、根据物体的浮沉状态判断密度大小
【解析】略
11． 75 0.60×103
【知识点】利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、阿基米德原理的应用、物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【详解】[1][2]假设木块的体积为V，露出水面的体积V1为30cm³，排开水的体积为
V排=V- V1= V-3×10-5m³
因木块漂浮，由漂浮的特点有
F浮=G=mg=ρ木Vg
又根据阿基米德原理F浮=ρ水V排g有
ρ水V排g=ρ木Vg
即
ρ水(V-3×10-5m3)g=ρ木Vg ①
现将露出部分完全截去后再放入水中，它露出水面部分体积V2为18cm³，排开水的体积为
V排′=V-3×10-5m3-1.8×10-5m3
因木块漂浮，故有
F浮′=G′=m′g=ρ木V′g
根据阿基米德原理有
ρ水V排′g=ρ木V′g
即
ρ水( V-3×10-5m3-1.8×10-5m3)g=ρ木(V-3×10-5m3)g ②
由①②联立解得
V=7.5×10-5m3=75cm3，ρ木=0.6×103kg/m3
12． 丙、甲、丁、乙 2.8×103 = 一直不变 丁 >
【知识点】探究阿基米德原理实验装置和操作步骤、探究阿基米德原理实验的数据处理、阿基米德原理的应用、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系
【详解】（1）[1]为避免石块沾水导致测量石块质量偏大，应先在空气中测出石块的质量，再将石块浸入水中；在测石块重力后为避免取下石块测空小桶的重力，在测石块重力之前先测出小桶的重力。则实验顺序为：先测空小桶的重力，再测小石块的重力，然后用弹簧测力计提着小石块放入液体中读出测力计的示数，最后测出小桶和溢出水的总重力。即最科学的实验顺序是丙、甲、丁、乙。
（2）[2]由公式F浮=ρ水gV排可得石块的体积
石块的质量
则石块的密度为
（3）[3]由实验步骤甲丁可知，物体浸在液体中时受到的浮力
F浮=2.8N-1.8N=1N
由实验步骤乙丙可知，物体排开液体的重力
G排=2N-1N=1N
所以可得出F浮=G排，即浸在液体中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力。
（4）[4]图丁步骤中，小石块逐渐浸入液体过程中，容器中的液面始终与溢水口齐平，液面的高度不变，由p=ρgh可知，液体对容器底的压强一直不变。
（5）[5]如果换用密度小于液体密度的物体，物体放入液体中后，物体静止时漂浮，物体所受浮力与其重力大小相等，弹簧测力计的示数将变为0，因此图丁可不使用弹簧测力计。
（6）[6]每次进行图甲步骤时，都忘记将溢水杯中液体装满，则会导致溢出的水偏少，即G排偏小，而用测重法测得的浮力与液体是否装满无关，因此会出现F浮>G排。
13． 等于 悬浮 大于 B 吸气 不变
【知识点】探究物体的浮沉条件、阿基米德原理的应用、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量
【详解】（1）[1][2]由图（a）可知：物体处于悬浮状态，根据二力平衡，受到浮力与重力大小相等。所以得出的结论是：浸没在液体中的物体所受浮力等于重力时，悬浮在液体中。
[3]由图（b）和（c）可知：物体分别向上和向下运动，是因为受到的力为非平衡力，在图（b）中受到的浮力大于重力，图（c）中受到的浮力小于重力。
（2）[4]总重为1N的小瓶浸没在水中时所受浮力为1牛，把a图中的小瓶放入一装有水的溢水杯中，小瓶处于悬浮状态，则
若溢水杯是盛满水，根据阿基米德定律，小瓶受到的浮力等于排开的水重，即排出的水重为
若溢水杯中水没有满，则溢出的水的重小于排开水的重，即小于1N，综上，小瓶处于悬浮状态可能为0.9N，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
（3）[5]必须从进排气管处吸气，塑料瓶内的压强减小，水进入塑料瓶，总重力增大，大于浮力变会下沉。
[6]容器内水的总体积不变，无论模型本身在水中漂浮还是悬浮，其受到的浮力都等于重力，根据阿米德原理，模型自自身排开水的体积不变，所以，通过进排气管吸气，使模型下潜直到悬浮，容器中的水面将不变。
14．（1）10N；（2）；（3）4N
【知识点】利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量、物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系、重力的计算与估算、二力或多力平衡问题、阿基米德原理的应用
【详解】解：（1）物块的体积
因物体浸没时,排开液体的体积和自身的体积相等，所以，物块受到的浮力
（2）因物块受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力作用处于平衡状态，所以，由物块受到的合力为零可得
则物块的重力
由可得，物块的质量
物块的密度
（3）由题意知，因物块受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力作用处于平衡状态，所以，由物块受到的合力为零可得
即
所以
由物体的浮沉条件可知，剪断绳子，待物块静止后处于漂浮状态，则物块受到的浮力
答：（1）物块受到的浮力为10N；
（2）物块的密度是；
（3）剪断绳子，待物块静止后受到的浮力为4N。
15．（1）1×104Pa；（2）1.5×10-3m3；（3）800kg/m3
【知识点】压强公式的简单应用、物体沉浮状态与浮力、重力和体积的关系、密度公式的简单应用、阿基米德原理的应用、利用阿基米德原理计算浮力、密度及质量
【详解】解：（1）容器的质量和厚度都忽略不计，则甲容器中液体的重力
甲容器对地面的压力
甲容器对地面的压强
（2）乙中水的体积
（3）以容器整体为受力分析对象，因为容器的质量和厚度都忽略不计，故G乙=G水，乙容器在甲中漂浮，故
G乙=F浮=G排
即
即
答：（1）若甲容器中液体质量为1.2kg，受力面积为1.2×10-3m2，甲容器对地面的压强为1×104Pa；
（2）若乙容器中水的质量为1.5kg，乙中水的体积为1.5×10-3m3；
（3）此时甲容器中液体的密度为800kg/m3。