物体的浮沉条件及应用课件

《尖子生学案》人教版物理八年级下册第十章浮力第3节物体的浮沉条件及应用判断浮力的大小时忽略了物体的沉浮条件(规律方法)例1质量相同的铜、铁、铝三个实心金属块,投入水银中后受到的浮力分别为F1,F2,F3,这三个力的大小关系是()A.F1F2F3B.F1=F2=F3C.F1F2F3D.无法判断〔解析〕因为铜、铁、铝块都是实心的,并且它们的密度都小于水银的密度,所以将它们放入水银中后都将漂浮,所受浮力都等于自重,又因为质量相同(自重相同),所以受浮力都相同.故正确答案为B.B判断物体所受浮力的大小时,首先要判断物体的浮沉情况,然后再根据浮沉条件或阿基米德原理判断浮力的大小.1.把重5N、密度为0.9×103kg/m3的实心物体投入水中,当物体静止时,物体处于状态(填“漂浮”“悬浮”或“沉在水底”),物体所受的浮力是N.(水的密度为1.0×103kg/m3)5提示:利用物体的浮沉条件判定,实心物体密度小于水的密度,故物体漂浮在水面上;物体漂浮在水面上,浮力等于物体重力.漂浮根据物体的状态判断液体密度的关系(规律方法)〔解析〕小球在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,则根据物体的浮沉条件可知,它在两种情况下受到的浮力均等于重力,重力一定,则浮力相等,故A,B两项错误;小球在甲杯中漂浮,甲中盐水密度大于小球的密度,在乙杯中悬浮,乙中盐水密度等于小球的密度,说明甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度,C正确;两杯中液面相平,h相等,甲中盐水的密度大于乙中盐水的密度,由公式p=ρgh可知,甲杯底部所受液体的压强较大,故D错误.故正确答案为C.C将同一实心物体放在不同的液体中,若物体漂浮,则肯定有ρ物ρ液,若物体悬浮,则肯定有ρ物=ρ液,若物体沉底,则肯定有ρ物ρ液.例2(2015·泰安中考)甲、乙两只完全相同的杯子盛有密度和体积都不同的盐水,将同一个小球先后放入杯中,当小球在盐水中静止时两杯中的液面相平,如图10-35所示.则()A.小球在甲杯中受到盐水的浮力大于在乙杯中受到的浮力B.小球在甲杯中受到盐水的浮力小于在乙杯中受到的浮力C.甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度D.图中,盐水对甲杯底的压强小于盐水对乙杯底的压强2.(2015·莱芜中考)如图所示,把一小球先后放入盛有不同液体的甲、乙两个容器中,在甲容器中小球漂浮在液面上,在乙容器中小球加速下沉到容器底部.已知:小球在甲容器中受到的浮力为F1,小球在乙容器中受到的浮力为F2,甲容器中的液体密度为ρ1,乙容器中的液体密度为ρ2,则下列判断正确的是()A.F1F2B.F1F2C.ρ1ρ2D.ρ1ρ2[提示:由图可知,小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和下沉状态,从力的角度看,小球在甲液体中受到的浮力等于自身的重力,小球在乙液体中受到的浮力小于自身的重力,所以F1F2,故A正确,B错误;从密度的角度看,小球的密度小于甲液体的密度,大于乙液体的密度,所以ρ1ρ2,故C正确,D错误.]AC漂浮问题六规律(规律方法)规律一:“二力平衡”,即物体漂浮在液面上,所受浮力等于重力(F浮=G物).规律二:“质量相等”,即物体漂浮在液面上,所排开液体的质量等于其质量(m排=m物).规律三:“浮体定比”,即物体漂浮在液面上,排开液体的体积与其总体积之比等于物体密度与液体密度之比(V排∶V物=ρ物∶ρ液).规律四:“任漂、浮等”,即物体任意漂浮在不同液面上,所受浮力相等(F1=F2=G物).规律五:“密大浸少”,即物体漂浮在不同液面上,在密度大的液体里浸入的体积少.规律六:“三力平衡”,即将漂浮物体全部浸入液体中,物体受到浮力、重力及压力或拉力作用处于平衡状态(F浮'=G物+F压或拉),需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力(F压或拉=F浮'-G物).(2015·广东中考)如图10-36所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计在被测液体中(选填“悬浮”“漂浮”或“下沉”).将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断:ρ1ρ2.若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1,m2,则m1m2.(后两空选填“”“=”或“”)例3〔解析〕密度计放在两种液体中都漂浮,根据漂浮条件可知,密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,即:F浮1=F浮2=G,由图知密度计排开液体的体积V排1V排2,由阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,密度计排开甲液体的体积大,所以甲液体的密度小,即ρ1ρ2.两次浮力相等,根据阿基米德原理可知两次排开液体的重力相等,所以两次排开液体的质量相等.漂浮=3.(2015·内江中考)密度为0.8×103kg/m3的实心木块,轻放于足够深的水中,木块静止后,浸入水中的体积与木块体积之比为()A.4∶5B.4∶1C.1∶4D.1∶1A提示:因为木块漂浮于水面上,所以F浮=G木,因为F浮=ρ水gV排,G木=ρ木gV木,所以ρ水gV排=ρ木gV木,54/101/108.03333mkgmkgVV＝水木木排例1[综合应用题]如图10-37所示,一船在某水域作业时,将装满金属工具的大铁箱用绳子悬放入水.第一次放,因水太深,铁箱没触碰到水底,此时船的吃水线在A处.换个地方第二次再放,铁箱才接触到水底.下列说法正确的是()A.铁箱在船上时,船的吃水线在A处下方B.铁箱接触到水底时,船的吃水线仍在A处C.铁箱接触到水底时,船的吃水线在A处之下D.铁箱接触到水底时,船的吃水线在A处之上〔解析〕铁箱在船上时浮力等于铁箱和船的总重,第一次放时,船的吃水线在A处,此时浮力仍然等于铁箱和船的总重,即等于铁箱和船排开水的总重,所以同铁箱在船上时相比,船排开水的重力减小,故铁箱在船上时,船的吃水线在A处上方,所以A说法错误;第二次,铁箱接触到了水底,浮力与支持力之和等于它们的总重,因此,第二次的浮力小于第一次的浮力,根据公式F浮=ρ水gV排,水的密度不变,所以船排开水的体积减小,因此船上浮了一些,所以铁箱接触到水底时,船的吃水线在A处之下,B,D说法错误,C说法正确.故正确答案为C.C【解题归纳】此题主要考查了物体的浮沉条件及应用,解决此题的关键是对船和物体做出正确的受力分析,找到正确的解决办法,注意受力分析的整体法思想,同时考查了对浮力公式的应用,要知道影响浮力大小的因素.例2[理论推导题](2016·河南中考)如图10-38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m2.则物块的密度为()A.ρ1B.ρ1C.ρ2D.ρ2〔解析〕设物块的密度为ρ,体积为V,根据G=mg和ρ=可得物块的重力G=ρVg,当溢水杯盛满密度为ρ1的液体时,把实心物块放入杯中,物块受到的浮力F浮1=m1g,物块漂浮,则F浮1=G,即m1g=ρVg,有:ρ=……①,当溢水杯盛满密度为ρ2的液体时,把同一物块放入杯中,物块受到的浮力F浮2=m2g,物块沉底,则F浮2=ρ2gV排=ρ2gV,即m2g=ρ2gV,有:V=②,将②代入①可得,ρ=ρ2.故正确答案为D.D1mV22m……21mm21mm21mm12mm12mm例3[学科内综合题](2015·成都中考)在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图10-39甲所示.将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有2/5的体积露出水面,如图乙所示.下列说法正确的是()A.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5∶3B.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等C.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是2∶5D.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力AC〔解析〕甲图中,F浮甲=ρ水gV,乙图中,F浮=ρ水gV=ρ水gV,则F浮甲∶F浮乙=ρ水gV∶ρ水gV=5∶3,A正确;由题意知,甲图水的深度大于乙图水的深度,由于p=ρ水gh得,甲图水对容器底的压强更大,B错误;由乙图知,木块的重力G=F浮乙=ρ水gV,甲图中,木块受重力、浮力和细线的拉力作用,则F=F浮甲-G=ρ水gV-ρ水gV=ρ水gV,F∶F浮甲=ρ水gV∶ρ水gV=2∶5,C正确;以整体为研究对象,甲、乙图中容器对桌面的压力都等于容器、水和木块的总重力,D错误.故正确答案为AC.215353535352525例4[实际应用题](2015·恩施中考)大家都知道“曹冲称象”的方法,如图10-40所示,我们来分享小曹冲所运用的智慧:(1)用物理知识解释“称象”的原理,前后两次水面正对记号说明:(2)要推出“象重等于石头重”的结论,必须附上的关键推理依据是〔解析〕(1)由图知,船上放大象和放石头水面达到相同的记号,即排开水的体积相同,根据阿基米德原理知道两种情况受到的浮力相同;(2)两种情况船均为漂浮,由F浮=G可得大象和船的总重等于石头和船的总重,由此得:G象=G石头.前后两次排开水的体积相同物体漂浮的条件:浮力等于重力例5[图像题](2015·绍兴中考)将一密度比水小的木块,系好绳子后放入如图10-41甲所示容器中,并把绳子的另一端固定在容器底部的中央,然后沿器壁缓慢匀速倒入水(忽略其他因素影响),容器中水与木块位置变化如图乙.请你在丙图中画出木块从加水开始到被完全浸没后的过程中浮力随时间的变化情况图,并说出各段变化的理由.(温馨提示:t1时木块恰好离开杯底,t2时绳子刚好拉直,t3时木块刚好完全浸没.)〔解析〕由F浮=ρ液gV排,ρ液,g不变,V排越大,F浮越大;从0→t1加水过程中,木块没有离开杯底,木块排开水的体积增大,浮力增大;从t1→t2加水的过程中,木块离开杯底处于漂浮状态,排开水的体积不变,浮力不变;从t2→t3加水过程中,绳子拉直,木块排开水的体积又不断变大,浮力再次变大;从t3→t4加水过程中,木块完全浸没,排开水的体积不再发生变化,浮力也不再发生变化.图像如图10-42所示.例6〔解析〕(1)①蜡块的重力:G=mg=10×10-3kg×10N/kg=0.1N0.2N,即:蜡块的重力小于弹簧测力计的分度值,无法直接精确测量,所以支持方案二.②把蜡块放在水中浮在水面时,测出蜡块排开水的体积,这样用阿基米德原理求出的浮力不是蜡块浸没在水中受到的浮力.应该利用“助沉法”使蜡块浸没在水中,测出蜡块排开水的体积.(2)在蜡块中插入铁钉,蜡块的重力增大,当重力大于浮力时,蜡块就会下沉.方案一:将一根铁钉全部插入蜡块,在改变重力的同时浮力是不变的;方案二:没有将铁钉全部插入蜡块,在改变重力的同时,蜡块排开水的体积增大,根据F浮=ρ液gV排可知浮力变大,无法找到浮力和重力的关系.甲、乙两位同学分别对“物体的浮沉条件”进行了探究.(1)甲同学的探究方案实验器材:弹簧测力计(量程为0~5N,分度值为0.2N)、天平(带砝码盒)、量筒及水、蜡块(10g左右).探究问题:蜡块的上浮条件.实验过程:①首先测量蜡块的重力:方案一是用弹簧测力计直接测出蜡块的重力;方案二是用天平测出蜡块的质量,再求出重力.(g取10N/kg)实你支持方案,理由是.②测量蜡块受到的浮力:量筒中放入适量的水,把蜡块放在水中浮在水面时,测出蜡块排开水的体积,用阿基米德原理求出浮力.你认为上述操作存在的问题是:.③通过比较蜡块的重力和受到的浮力,可知蜡块上浮的条件.(2)乙同学的探究方案实验器材:装有水的大烧杯、蜡块、铁钉(如图10-43所示).验过程:①首先测量蜡块的重力:方案一是用弹簧测力计直接测出蜡块的重力;方案二是用天平测出蜡块的质量,再求出重力.(g取10N/kg)探究问题:蜡块的下沉条件.实验过程:把蜡块浸没在水中,松手后,发现蜡块要上浮直至漂浮在水面.为了使浸没在水中的蜡块会下沉,设计了两种实验方案.方案一:将一根铁钉全部插入蜡块中,然后将蜡块浸没在水中松手,发现蜡块沉入水底.方案二:用同样的铁钉,但只将其部分插入蜡块中,将蜡块浸没在水中松手,发现蜡块也沉入水底.