10.3浮力的应用辅导

10.3 物体的浮与沉辅导 智 能 提 要问：怎样正确理解物体的浮沉条件？答 (1)物体的浮沉取决于它受到的重力和浮力的大小.(2)当F 浮＞G 物 上浮；当F 浮＜G 物 下沉； 当F 浮＝G 物 悬浮或漂浮(3)比较实心物体的密度与液体密度的大小，也可以判断物体的浮沉.当ρ物＜ρ液 上浮； 当ρ物＞ρ液下沉； 当ρ物＝ρ液 悬浮(4)应用: 潜水艇、飞艇、气球等是物体浮沉条件的实际应用.（5）物体的漂浮条件① 物体漂浮在液面的条件: 漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体受到的重力 即F 浮＝G 物；② 应用: 轮船. 其中轮船的排水量指轮船满载时排开水的质量.问：悬浮和漂浮有什么异同？答：(1)相同之处: 物体受到的浮力都等于物体受到的重力. 即F 浮＝G 物(2)不同之处:①排液体积不同:悬浮时,对实心物体而言,V 排＝V 物;漂浮时,V 排＜V 物.② 密度不同:对实心物体而言，悬浮时, ρ物＝ρ液; 漂浮时ρ物＜ρ液.问：计算浮力有哪些方法？ 答：计算浮力有四种方法：(1)根据浮力产生的原因求浮力, 即F 浮＝F 向上－F 向下. (2)利用实验称量法求浮力, 即F 浮＝G －F '(3)利用阿基米德原理求浮力, 即F 浮＝G 排液＝ρ液gV 排(4)利用物体的浮沉条件求浮力, 即F 浮＝G 物(悬浮或漂浮)智 能 拓 展1.对于漂浮在液面上的物体，有几个很有用的结论或推论，记住并会运用这些结论解题会使你事半功倍.结论一：同一物体漂浮在密度不同的液体中，所受的浮力相等. 结论二：漂浮在液面上的物体，m 物=m 排=ρ液V 排. 应用：假如ρ液已知，只要测出V 排，就可求得m 物.结论三：漂浮在液面上的物体，物排液物V V =ρρ。

应用：能方便地求得ρ物或ρ液。

智能 归 例题型一 会运用物体的浮沉条件判别浸在液体中的物体所处的状态，能灵活应用浮沉条件及漂浮条件解决有关的简单问题例1 把质量为250g ，体积为300cm 3为 。

闯关点拨 解本题的关键在于确定金属球在水中静止时所处的状态。

方法一，求出球的密度ρ球，再跟ρ水比较。

方法二，假设该球全部浸没水中，求出它在水中受到的最大浮力，然后跟它的重力比较。

解法一 333/1/83.0300250cm g cm g cm g V m <===球ρ ∵ρ球<ρ水 ∴球静止时漂浮在水面上N kg N kg mg G F 45.2/8.925.0=⨯===浮解法二 假设将球浸没水中，则最大浮力N m kg N m kg gV F 94.2103/8.9/103433=⨯⨯⨯==-排水浮大ρG =2.45N ，∵F 浮大>G ∴球将上浮，静止时漂浮在水面上，此时浮力F 浮=G =2.45N例2 在一个装满水的容器中，放入一个质量为20g 的物体，从容器中溢出15g 的水，则该物体在水中的浮沉情况和水对容器底部的压强是（ ） A ．下沉，压强不变 B ．上浮，压强不变 C ．漂浮，压强减小 D ．悬浮，压强增大闯关点拨 判断浮沉情况的关键是比较浮力和重力的大小关系；水对容器底部的压强变化情况取决于水面的变化情况。

解 F 浮=G 排=m 排g ， G 排=m 物g ∵15g<20g.即m 排<m 物 ∴F 浮<G 物 ，因而物体下沉。

由于容器中原来装满水，物体放入后，水面高度不变，故水对容器底部的压强不变。

答 选A题型二 漂浮条件与阿基米德原理的综合运用例1 有一木块，放入水中静止后，有41的体积露在水面上，若将它放入另一种液体中时，有53的体积浸入液体中，求液体的密度．闯关点拨 此题是利用阿基米德原理及漂浮条件解决密度问题的典型问题，而且条件较为隐蔽，在解决此类条件隐蔽的问题时，首先要认真分析题目中的一些关键词语，如上题中的“ 41露出水面”，此处有两层含义：（1）物体是漂浮在液面，（2） 物排V V 43=．其次，要对物体的状态和受力做认真的分析，才能建立正确的方程． 解 设该木块的体积为物V ，放入水中后有41的体积露在水面，则意味着有 43的体积浸入水中，即 物排V V 43=．受到的浮力物水浮V g F 43⋅⋅=ρ，又因为放入另一种液体中漂浮时有 53的体积浸在液体里，即物，排V V 53=，受到的浮力物液‘浮V g F 53⋅⋅=ρ．由于木块在水中和在液体中都是漂浮状态，其受到的浮力都等于重力．即，浮G F =G F =‘浮． 则 ‘浮浮F F = 即 物水V g 43⋅⋅ρ 物液V g 53⋅⋅=ρ 33/1025.145m kg ⨯==水液ρρ 答 液体的密度是33/1025.1m kg ⨯。

[拓展题] 现有如下器材：一只可直立于水中的平底薄壁试管、水槽、足量的水和一把量程足够的刻度尺。

小明利用上述器材设计了测量某种液体密度的实验。

（1）请你将实验的主要步骤补充完整，并写出需要测量的物理量。

实验的主要步骤有：①在水槽中放人适量的水，将试管直立于水中，待其漂浮时，用刻度尺测出水面到试管底部的深度，记为 h 1； ②在试管内倒人一定量的待测液体， 当试管再次直立于水中漂浮时，用刻度尺测出水面到试管底部的深度，记为h 2；③_______________________________________________________________。

（2）根据测量数据，写出待测液体密度的表达式， ρ=____________________。

解 将试管从水槽中取出，用刻度尺测出试管内液面到地步的深度，记为h 3表达式：ρ=312)(h h h 水ρ-例 2 一座冰山漂浮在水面上，露出水面部分的体积，这座冰山重有多少？（已知）闯关点拨 要想求出冰山的重．根据 ，必须先求出整个冰山的体积．由于冰山浮在水面上，根据漂浮物体的条件来求，设冰山的体积的为V ，那么它浸入水中的体积即，然后由阿基米德原理求出，先求出V，再求出G即可．解∵∴又∵∴由得：整个冰山重：答：这座冰山重．例3有一根粗细均匀的蜡烛，底部插入一根铁钉，竖直地漂浮在水中，蜡烛长20cm，密度，上端露出水面1cm．现将蜡烛点燃，求这根蜡烛燃烧到剩余多长时，蜡烛的火焰会被水熄灭？（铁钉体积不计）闯关点拨蜡烛漂浮在水面上，根据漂浮物体的条件，．随着蜡烛的不断燃烧，其质量不断减小，重力也在减小，蜡烛露出水面部分逐渐减少，当蜡烛燃烧到水面时，蜡烛就无法燃烧，火焰将被水熄灭．所以，此题的关键是确定蜡烛多长时没有水面以上的部分．解∴又∵蜡烛是漂浮的∴即：①②①－②得：则∴答 当蜡烛剩下10cm 时火焰位于水面，这时，蜡烛的火焰被水熄灭．题型三 了解浮沉条件在生产、生活中的应用，知道通过哪些有效方法能改变物体的浮沉例1 人们常利用盐水来选种，当把种子放入盐水中时，所有的种子都未浮起来，为使不饱满的种子浮起来，问应在盐水中加盐还是加水？为什么？闯关点拨 要改变物体浮沉可以改变物体的重力或改变物体受到的浮力，而本题中种子的重力不能改变，应改变种子受到的浮力答 应加盐．不饱满的种子未浮起来，说明其受到的浮力小于重力．加盐后，盐水的密度增大，种子所以受的浮力（液ρ·g ·排水V ）增大，当浮力大于重力时，不饱满的种子就会浮起来．例2 阳湖中学旁一河塘被沿河化工厂污染，为调查河水被污染的程度，初三（1）班学生分成三个研究小组。

化学研究小组利用pH 试纸检测河水的酸碱度，生物研究小组采用舀取河水饲养金鱼的办法调查水质，物理研究小组根据常识：河水被污染后密度普遍变大，当河水密度超过1.05×103kg/m 3，一般就不再适合水产养殖。

他们制作简易的液体密度计─边长为10.5cm 的正方体木块，先将木块放在清水中漂浮，测得木块下表面在水中的深度为6.3cm ，该木块密度为_____________kg/m 3，然后在木块上清水液面处画一周白线。

若将木块放入密度为1.05×103kg/m 3的污水中漂浮，那么污水面将在该木块白线的_______（选填“上”或“下”）方距离白线_________cm 处，再在该线处画上一周红线，用此木块就可检测河水的密度是否超标。

闯关点拨 本题考查了物体的浮沉条件的应用，求解该题的关键是对木块进行受力分析，列出方程。

解 木块漂浮在清水中时，由于木块所受重力于浮力相等：ρ木gV 木=ρ水gV 排水代入数据得木块的密度ρ木=0.6×103kg/m 3．而木块漂浮在污水中时，同理可得：ρ木gV 木=ρ污gV 排污 代入数据得05.16.0木排污V V =，又V 排污=Sh 排污，V 木=Sh 木，得h 排污=6cm 。

亦即污水面在该木块白线下方0.3cm处．答 0.6×103下 0.3智 能 训 练基础知识训练1．停在海里的小游艇总重2.06 ×104N ，它受到的浮力大小为_________N ；它排开海水的体积为___________m 3（海水的密度海水=1.03×103kg ／m 3，取 g=10N ／kg ）。

（题型二）2．一小球所受的重力为5N ．体积为 5 × 10-4 m 3。

将它浸没在水中时，所受的浮力大小为_________N （取 g=10N ／kg ），浮力的方向是________。

放开手后，小球将 （填“上浮”、“下沉”或“悬浮”）。

（题型一）图10-13．我国农民常用盐水浸泡法来选种，如图10-1所示。

在浓度适宜的盐水中，饱满的种子沉在底部是因为________，干瘪、虫蛀的种子浮在液面上是因为_________．（题型三）4．如图10-2所示，浸没在烧杯底部的鸡蛋所受水的浮力F l 小于鸡蛋的重力．现将适量的浓盐水倒入烧杯中，鸡蛋所受的浮力为F 2，则F l 与F 2的大小关系为 （ ）（题型二） A ．F l ＜F 2 B ．F l ＝F 2C ．F l ＞F 2D ．无法确定5．轮船从内河航行到大海时，船将（ ）（题型三） A ．下沉一点； B ．上浮一点； C ．不变； D ．无法判定。

6．关于浮沉条件的应用，下列说法中正确的是（ ）（题型三）A ．潜水艇上浮过程中受到的浮力变大B ．气象用探测气球里所充气体的密度小于空气的密度C ．密度计上的刻度示数从下到上逐渐变大D ．密度计放在不同液体中所受浮力的大小与液体密度有关7．“死海不死”的故事说的是……“将奴隶和俘虏扔进海里，可他们都漂浮在海面上—………”。

以下是几位同学对该现象的解释，其中正确的是（ ）（题型二） A ．奴隶和俘虏是被水平仍进海里的B ．海水的密度等于人体的密度，人在海里自然漂浮C ．人被扔进海里漂浮在海面上时，浮力总大于其重力D ．人被扔进海里漂浮在海面上时，浮力等于其重力8．把重5N 、体积为0.6dm 3的物体投入水中，若不计水的阻力，当物体静止时，下列说法正确的是（ ）（题型一）A ．物体上浮，F 浮= 6NB ．物体悬浮，F 浮= 5NC ．物体漂浮，F 浮= 5ND ．物体沉在水底，F 浮= 6N9．如图10-3，将边长为a 的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中，设水的密度为ρ水，木块静止时，从杯中溢出水的质量为m 。