苏科版物体的浮与沉教案设计

专项十  压强和浮力

5 物体的浮与沉

【知识梳理】

一、物体沉浮的条件

1．前提条件：物体浸没在液体中，且只受       和      。

2．重力与浮力的关系如下表所示：

3．说明：

①　密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。

②　物体漂浮在密度为ρ的液体中，若露出体积为物体总体积的，则物体密度为      。

③　悬浮与漂浮的比较：相同点：       ；

④　不同点：悬浮时，，；漂浮时，，。

⑤　判断物体浮沉（状态）有两种方法：比较与G或比较与。

⑥　物体吊在测力计上，在空中重力为G，浸在密度为ρ的液体中，示数为F，则物体密度为：      。

⑦　冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体，冰化为水后液面      ；冰中含有铁块、石块等密大于水的物体，冰化为水后液面      。

4．漂浮问题“五规律”：

①　物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的      ；

②　同一物体在不同液体里漂浮，所受浮力      ；

③　同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积      ；

④　漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的      ；

⑤　将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力，外力等于液体对物体      。

二、浮力的利用

1．轮船

工作原理：要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的，使它能够排开更多的水。

排水量：轮船满载时排开水的      。单位是t，由排水量m 可计算出：排开液体的体积      ；排开液体的重力；轮船受到的浮力，轮船和货物共重。

2．潜水艇

工作原理：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身      来实现的。

3．气球和飞艇

工作原理：气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如：氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球发展成为飞艇。

4．密度计

原理：利用物体的      条件来进行工作。

构造：下面的金属粒能使密度计直立在液体中。

刻度：刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大（上小下大）。

【易混淆点】

一、物体的浮沉条件

1．物体在水中的状态

①　漂浮：在重力和浮力的作用下，若物体静止在液面上，并有一部分露出液面，这种状态为漂浮；

②　悬浮：若物体浸没在液体中，处于平衡状态，则称为悬浮；

③　沉底：物体在沉没在容器底，处于平衡状态，受重力、支持力、浮力

2．物体的浮沉条件

①　物体上浮过程：浮力大于重力且浮力大小不变→当物体上浮到一部分露出液面后→排开液体的体积不断减小，物体的浮力不断减小→直到浮力等于重力→物体就会处于漂浮状态；

②　判断物体浮沉的条件：通常情况下，判断物体的浮沉有两种方法：一是根据力的关系来判断，即根据浮力和重力的大小关系，结合浮沉条件来判断；二是根据物体密度与液体密度的关系来判断。

注意：总有同学认为“上浮的物体受到的浮力大，下沉的物体受到的浮力小”，这种说法是不正确的。事实上物体的沉浮决定于物体受到的浮力和物体重力的大小关系，而不是只决定于物体受到的浮力大小。大石块受到的浮力再大，只要还小于自身的重力，就不会上浮；小木块受到的浮力再小，只要还大于自身的重力，就不会下沉。

悬浮与漂浮有相似之处，也有重要区别。相似之处是：物体都处于平衡状态，各自所受重力和浮力是大小相等的一对平衡力。重要区别是：(1)它们在液体中的位置不同，悬浮是物体可以静止在液体内部任一地方，而漂浮则是物体静止在液体表面上；(2)处于悬浮状态的物体，其密度与液体密度相等，处于漂浮状态的物体，其密度小于液体的密度，其体积大于物体排开液体的体积。

二、浮力的应用

1．轮船是采用空心的方法来增大浮力的。轮船的排水量：轮船满载时排开水的质量。轮船从河里驶入海里，由于水的密度变大，轮船浸入水的体积会变小，所以会上浮一些，但是受到的浮力不变(始终等于轮船所受的重力)。

2．潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下潜。

3．气球和飞艇是靠充入密度小于空气的气体来实现升空的；靠改变自身体积的大小来改变浮力的。

注意：轮船在不同的水中(如江水、海水)都处在漂浮状态所受浮力相等；潜艇靠改变自身重力实现浮与沉，在没有露出水面之前潜水艇受到的浮力不变。气球升空时气球里充密度小于空气的气体。

4．密度计是漂浮在液面上来工作的，它的刻度是“上小下大”。

拓展：简易密度计制作：

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，使其能竖直漂浮在液体中，测出吸管浸入水中的深度H，因漂浮时它所受到的重力与浮力相等，所以G=ρ水SHg，若漂浮在其他液体中，则浸入的深度h会因液体密度的改变而改变，但重力仍与浮力大小相等，即G=ρ液Shg，由以上两式可得：

ρ水h水＝ρ液h液

密度计漂浮的越高，被测液体的密度也就越大，对应密度计下方的示数也就越大，密度计的刻度是不均匀的(上疏下密)。

知识点一：物体浮沉的条件

【探究重点】

如图所示，（1）当时，物体上浮；。

当时，物体悬浮；。

当时，物体下沉；。

当（物体未完全浸没液体）时，物体漂浮；。

【典例分析】

1. “生活处处有物理，留心观察皆学问”，下面对生活中有关现象的解释，正确的是(　　)

A．吹大风的时候，窗帘总是往外飘，是因为室外气压大于室内气压

B．水坝的下部要比上部修得宽一些是因为水的压强随深度的增加而变大

C．石块掉入水中下沉，是因为石块在水中不受浮力作用

D．海拔高度越高，空气越稀薄，大气压强越大

【真题操练】

2. 新旧两只鸡蛋放入水中的状态如图所示。两只鸡蛋的体积分别是VA、VB，质量分别是mA、mB，两只鸡蛋受到的浮力分别为：FA=         ，FB=         (已知水的密度为ρ)。

知识点二：物体浮沉的应用

【探究重点】

【典例分析】

3. 将质量相等的甲、乙两个实心球放入水中，待两球静止时，甲、乙两球所受浮力分别为F甲、F乙，已知：ρ甲>ρ水>ρ乙，则(　　)

A．F甲=F乙 B．F甲<F乙 C．F甲>F乙 D．无法判断

【真题操练】

4. 如图所示，将两个完全相同的小球分别放入盛有两种不同液体的甲、乙烧杯中，待小球静止后，两个烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是(　　)

A．甲烧杯中液体的密度较小 B．乙烧杯底部受到液体压强较大

C．乙烧杯中小球排开液体的质量较大 D．两烧杯中小球受到的浮力一样大

知识点三：密度计

【探究重点】

【典例分析】

5. 下列说法错误的是(　　)

A．密度计漂浮在不同液体中所受浮力相同

B．潜水艇通过改变自身重力实现上浮下沉

C．轮船用密度大于水的材料制成空心的，增大排开水的体积，增大浮力

D．热气球、飞艇充入密度大于空气的气体，从而漂浮在空中

【真题操练】

6. 小明用饮料吸管制作了一只简易密度计，将其放入水中时，密度计不能直立，应　　　   (增加/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，吸管浸入液体的深度分别为h1和h2， 则h1　　　    h2，用它测量可乐密度时，吸管上“沾”上许多小气泡，测得的密度偏　　　    。

7. 小金学了浮力的知识后，想制造一台浮力杆，他将一段密度为0.5×103千克/米3，粗细均匀的木料，先进行不吸水处理，再将其竖立水中，如图所示，这段木料长为40厘米，横截面积为0.1米2，其上表面可以作为秤盘（g=10牛/千克），问：

（1）质量为0的刻度线的位置在哪里？

（2）距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为多少？

1. 小锦用电磁炉煮水饺时发现：水饺下锅后先沉底，加热几分钟后上浮并最终漂浮。漂浮时与沉底时相比(忽略水饺和锅内水的质量变化)，下列判断正确的是(　　)

A．水饺的体积不变

B．水饺所受浮力变大

C．锅对电磁炉的压力不变

D．水面会下降，水对锅底的压强变小

2. (2020·河南郑州市·九年级二模)如图所示，在水平桌面上放置一个平底轻质薄塑料杯，杯子底面积为，高为0.1m，杯中装满水，水的质量为300g，将体积为、重为1.8N的小球缓慢的放入水中，当小球静止时，下列判断中正确的是()(　　)

A．溢出水的体积为 B．水对杯底的压力为3N

C．水对杯底的压强为1500Pa D．小球受到的浮力为1N

3. (2020·西丰县第二中学九年级其他模拟)如图所示，同样的小球在盛有不同液体的容器中保持静止，四个容器中的液面到容器底面的距离相同，下列说法正确的是(丁图中小球对杯底有压力)(　　)

A．四个容器底受到的液体压强相等

B．甲杯中液体密度最大

C．丁杯中小球受到浮力最小

D．丙杯中小球受到的浮力最大

4. 一小球质量是260g，体积是300cm3，把它浸没在水中，放开手后，小球静止时(　　)

A．沉入水底，所受浮力为3N B．悬浮在水中，所受浮力为2.6N

C．漂浮在水面上，所受浮力为3N D．漂浮在水面上，所受浮力为2.6N

5. 把同一根密度计先后放入甲、乙不同液体中静止时如图所示，密度计在两种液体中受浮力分别是F甲、F乙，两种液体的密度分别是甲、乙。下列分析正确的是(　　)

A．甲＜乙 B．F甲＞F乙 C．甲＞乙 D．F甲＜F乙

6. 某体积为200cm3、重为1.6N的物体，把它浸没在水中后放手，它将________(“上浮”，“悬浮”或“下沉”)，当该物体静止时排开水的体积________cm3(g=10N/kg)。
7. 如图，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”）。

8. 潜水艇的水舱充水时，潜水艇的重力       (填“变大”、“变小”或“不变”)，当充水后潜水艇的总重力等于同体积的水重的时候，潜水艇可以在水中         。
9. 将一木块放入水中，静止时木块漂浮在水面上，露出水面的体积占总体积的，求这个木块的密度。

10. “停课不停学”期间，小明在“云课堂”中学习了密度计的相关知识后，想用家中可用器材(如图所示)，测出一枚新鲜鸡蛋的密度｡已知水的密度为，请你帮他设计一个测量鸡蛋密度的实验方案｡要求：

(1)写出主要的实验步骤及所需测量的物理量：______；

(2)写出鸡蛋密度的数学表达式______(用已知量和测量量表示)｡

1. 关于浮力，下列说法正确的是(　　)

A．潜水艇下潜得越深，受到的浮力越大

B．潜水艇是靠改变自身重力来改变浮沉状态的

C．漂浮在液面上的物体所受到的浮力大于它所受到的重力

D．悬浮在空中的热气球所受到的浮力大于它所受到的重力

2. 水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器，分别装有体积相同而密度不同的两种液体。现将质量相同、体积不同的A、B两个小球分别放入甲、乙两容器中，静止时如图所示。则下列说法正确的是(　　)

A．小球A、B受到的浮力FA=FB B．两容器中液体的密度ρ甲<ρ乙

C．液体对容器底的压强p甲<p乙 D．容器对水平桌面的压力F甲>F乙

3. 小明取一根装有适量配重的饮料吸管，使其竖直漂浮在水中，制作简易密度计。为了能够在吸管上准确标注出不同液体密度所对应的刻度，需要测量的是 (　 　)

A.吸管的总长度　     B.吸管浸入水中的深度

C.容器中水的深度    D.吸管露出水面的长度

4. 海权握，国则兴，建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障，潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮的训练过程，下列对此潜水艇分析正确的是

A．上浮过程中所受浮力逐渐变大

B．悬浮和漂浮时所受的浮力相等

C．漂浮时排开的海水所受的重力最小

D．漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大

5. 三块完全相同的冰块分别漂浮在甲、乙、丙三种不同液体中，这三种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙、ρ丙。当冰块熔化后，甲液体液面高度不变，乙液体液面高度升高，丙液体液面高度降低。下列关系正确的是（   ）。

A．ρ甲＜ρ乙＜ρ丙    B．ρ丙＜ρ甲＜ρ乙    C．ρ丙＜ρ乙＜ρ甲    D．ρ乙＜ρ丙＜ρ甲

6. 小敏把体积为200cm3，质量为240g的洋芋全部放入水中时，松手后洋芋将       (选填“上浮”“悬 浮”或“下沉”)。
7. 正方体A的边长为10cm，重力6N，单独放在某液体中处于漂浮状态时有1/4的体积露出液面，则液体密度为         kg/；接着在正方体A的上表面正中央放一个质量为400g，高为6cm的长方体B，静止时正方体A浸没液体中，长方体B有1/6露出液面，如图所示，则B对A的压强为        Pa。

8. 如图1所示，弹簧测力计用细线拉着一长方体物块A，从水池中竖直向上做匀速直线运动，上升到水面以上一定的高度。物块上升的速度为1cm/s，弹簧测力计示数F随物块上升的时间t变化的图象如图2所示。不计阻力及水面高度的变化，根据图象信息：

（1）当15s时，测力计示数F＝     N。

（2）物块A重     N，高度为     cm。

（3）当t＝0时，A受到的浮力为     N，此时A底部受到水的压强大小为     Pa。

（4）物块A的密度为多大？

9. 一根木头重为1600N，体积为0.2m3，漂浮在水面上，g取10N/kg，求：

(1)木头的质量；(2)木头的密度；(3)木头受到的浮力；(4)木头浸入水中部分的体积。

10. (2020·江西赣州市·九年级其他模拟)探究物体的浮沉条件

(实验器材)弹簧测力计、一个小塑料空药瓶、螺母若干、烧杯、水、干抹布等器材

(设计和进行实验)

(1)探究物体下沉的条件

A．将部分螺母放入塑料瓶中，旋紧瓶盖，浸没水中松手后，观察到小瓶下沉；

B．取出小瓶，用抹布擦干小瓶；

C．将小瓶挂在弹簧测力计下，如图 (a)所示，测出其重力为___________

D．将小瓶浸没水中，如图 (b)所示，弹簧测力计示数为________

E.分析比较数据得出物体下沉的条件：________________________

(2)探究物体上浮的条件

A．从水中提出小瓶，用抹布擦干小瓶，并_____________________

B．用弹簧测力计测出小瓶的重力；

C．将小瓶浸没水中松手后，观察到小瓶上浮，在小瓶露出水面前，小瓶受到的浮力为_______

D．分析比较数据得出物体上浮的条件：___________________________

1. 关于浮沉条件的应用，下列说法正确的是(　　)

A．轮船从长江驶入大海，所受浮力大小不变

B．飞艇中所装气体密度大于空气密度

C．密度计利用了悬浮原理测密度

D．潜水艇是靠改变自身所受浮力大小来实现上浮或下潜的

2. (2020·新疆博尔塔拉蒙古自治州·九年级一模)如图所示，底面积为300cm2的圆柱形容器里装有900g水。现用细绳将体积为1000cm3的圆柱体木块浸入的体积，此时细绳的拉力为4N。若将细绳剪断，要使木块对容器底部的压力为零，木块底面积的最小值为(　　)

A．100cm2 B．120cm2 C．150cm2 D．200cm2

【答案】B

【解析】木块浸入的体积时，其受到的浮力

此时细绳的拉力为，由力的平衡条件可得木块的重力

若将细绳剪断，使木块对容器底部的压力为零，则木块处于漂浮状态，此时木块受到的浮力

由可得，此时木块排开水的体积

容器里装有水，则水的体积

因木块漂浮时排开水的体积一定，木块的底面积越小，则由可知，木块浸入水中的深度越深，所以，当木块底面积最小时，其浸入水中的深度最深，此时木块底部刚好接触容器底(即恰好漂浮，对容器底没有压力，如下图)，

则木块浸入水中的最大深度

由可得，木块底面积的最小值

故选B。

3. (2020·辽宁葫芦岛市·九年级一模)如图所示，水平桌面上放置质量相等的甲乙两个圆柱形容器，其底面积分别为S甲和S乙，且S甲︰S乙=3︰2(容器壁厚度不计)，分别装有a、b两种液体。木块A用细线拴在容器底部且浸没于a液体中，木块B漂浮在b液体中且一半体积露在液面外。已知木块A和B完全相同，此时液面等高且液体对容器底的压力相等，下列判断正确的是(　　)

A．两液体对容器底的压强pa<pb

B．两木块受的浮力FA<FB

C．两容器对桌面的压力F甲<F乙

D．如果把拉A木块的细线剪断，则A露出液面的体积是总体积的

4. 在底面积为S的薄壁柱形容器内注入适量的水，让空烧杯漂浮在水面上，测出水的深度为h0，如图所示：再将一金属球放入烧杯中，此时烧杯仍漂浮在水面上，测出水的深为h1，最后将该金属球取出放入水中（空烧杯仍漂浮在水面上，待金属球沉底后测出水的深度为h2，已知水的密度为ρ水，则（  ）。

A.金属球的密度为；

B.金属球的密度为；

C.金属球沉底后，它对容器底的压力为；

D.金属球沉底后，它对容器底的压力为

5. 如图所示，水平桌面上三个完全相同的容器内装有适量的水，将A、B．C三个体积相同的小球分别放入容器内，待小球静止后，A漂浮、B悬浮、C沉底，此时三个容器内水面高度相同。下列判断正确的是（  ）。

A.容器底部受到水的压强关系：；

B.小球受到的浮力关系：；

C.容器对桌面的压力关系：；

D.小球的质量关系：

6. 如图所示，水平桌面上放置着一个装有水的圆柱形容器和质量相等的A、B两个小球。将A球放入容器内的水中，A球漂浮。取出A球后(带出的水忽略不计)，再将B球放入容器内的水中，B球沉入容器底部。下列说法正确的是(　　)

A．A球的密度小于B球的密度

B．A球受到的浮力大于B球受到的浮力

C．放入A球后比放入B球后水对容器底的压强小

D．放入A球后与放入B球后容器对桌面的压强相等

7. 如图所示，容器内有15cm深的水，水面上漂浮一木块，木块露出水面的体积为总体积的，则木块的密度是________kg/m3，水对容器底部的压强是________Pa。(g取10N/kg)

8. 如图所示，A、B是由不同材料制成的两个实心物体。A、B用细线相连放入水中时，两物体恰好悬浮。剪断细线，A上浮，静止时有体积露出水面，此时A所受的重力       (选填“大于”、“小于”或“等于”)浮力；细线剪断前后水对容器底部的压强变化了70 Pa， 则水面高度变化了       m；如果B体积是A体积的，则B物体的密度是        kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3，g=10 N/kg)

9. 如图所示，体积为V=400cm3的木块在绳子拉力F=1.6N的作用下完全浸没在水中(ρ水=1.0×103kg/m3，绳子重力不计)。求：

(1)木块此时受到浮力。(2)木块的重力。(3)木块的密度。(4)剪断绳子，木块静止时排开水的体积。

10. 为探究“浮力的大小跟哪些因素有关”，亚瑟进行了图甲图所示的实验探究过程，并记录了相关数据(，)

(1)实验前，应将弹簧测力计置于      (选填“水平”或“竖直”)方向并将指针调至“0”刻度线。

(2)比较图甲中A、B、C的数据，可以得出浮力的大小与      (选填“液体密度”或“排开液体体积”)有关，由图中数据还可计算出圆柱体的体积为      ，D图中圆柱体所受浮力为      N；

(3)比较实验C、D可知：浸没在液体中的物体受到的浮力的大小跟          (选填“液体密度”或“排开液体体积”)有关；

(4)上述实验完成后，亚瑟还想探究“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”，他用橡皮泥代替圆柱体，再进行实验，如图乙所示，操作步骤如下：

步骤一：将橡皮泥做成“碗”状并放入盛水的烧杯中，发现其漂浮在水面上；

步骤二：把橡皮泥从水中取出捏成团状，放入盛水的烧杯中，发现其下沉至杯底。

①橡皮泥第一次受到的浮力      (选填“<”“>”或“=”)第二次受到的浮力；

②由此该同学认为：物体受到的浮力与其形状有关，其结论错误的原因是：他只关注了橡皮泥形状的改变，而忽略了           (选填“液体密度”或“排开液体体积”)对浮力大小的影响。

(5)实验过程中亚瑟发现可以利用浮力知识来测量未知液体密度，于是他设计了一个漂浮装置：在大桶中装适量水，质量为100g、横截面积为、高度为50cm的薄壁柱形小筒竖直漂浮在水中，此时小筒的10cm刻度线与大桶水面相平，大桶水面处标记密度示数为，如图所示。当亚瑟向小筒中倒入深度为10cm的未知液体，待小筒稳定后，小筒的25cm刻度线与大桶水面再次相平，此时大桶水面对应示数即为未知液体的密度，则该未知液体密度应为      。