浮沉條件的應(yīng)用

浮沉條件及浮力的應(yīng)用一、物體的浮沉條件：在分析物體的浮沉?xí)r，需要注意的是把握三個(gè)平衡狀態(tài)和兩個(gè)不平衡的過(guò)程。如圖浸沒在液體中的物體，受兩個(gè)力的作用：一個(gè)是豎直向下的重力；一個(gè)是豎直向上的浮力。物體在液體中是上浮還是下沉，取決于它受到的重力和浮力的大小。上浮---（不平衡過(guò)程）當(dāng)浮力大于重力時(shí)，即：F浮〉G時(shí)，物體上浮；此時(shí)，物體的合力的方向是豎直向上的，物體在液體中向上運(yùn)動(dòng)。'下沉---（不平衡過(guò)程）當(dāng)浮力小于重力時(shí)，F(xiàn)浮VG時(shí)，物體下沉；此時(shí)，物體的合力的方向是豎直向下的，物體在液體中向下運(yùn)動(dòng)。'懸浮---（平衡態(tài)）此時(shí)浮力等于重力時(shí)，即：Fff=G，合力為零，物體懸浮在液體中，可以靜止在液體中任意位置。'漂浮---（平衡態(tài)）此時(shí)物體的浮力等于重力，即：Fff=G時(shí)，合力為零，物體漂浮在液體中。沉底---（平衡態(tài)）此時(shí)浮力小于重力，即：F浮+N=G（N為物體受到的支持力），合力為零，物體沉于容器底部。'★理解：由：臨“秘％，G=獻(xiàn)膈①，所以物體的浮沉條件還可以寫成：當(dāng)F/G，p液^物時(shí)，物體上浮；當(dāng)Fff=G，p^=p物時(shí)，物體懸浮在液體中；當(dāng)F浮VG'P、P物時(shí)，物體下沉；懸浮和漂浮懸浮：物體完全浸沒入液體中，若浮力等于重力，則二力平衡，合力為零，物體處于平衡狀態(tài)，物體可以靜止在液體中的任意位置，我們說(shuō)：物體“懸浮”在液體中；漂?。何矬w完全浸沒入液體中，若浮力大于重力，則二力的合力為向上，物體將向上運(yùn)動(dòng)，隨著物體不斷上升，最終物體將有一部分體積開始露出液面，物體所受的浮力也就隨之減小，一直減小到與重力相等時(shí)，物體所受到的浮力與重力合力為零，就不再上浮，物體的上浮運(yùn)動(dòng)就此結(jié)束，而處于平衡狀態(tài)，即漂浮在液面上。相同---物體都處于平衡狀態(tài)，物體所受的重力G和浮力是一對(duì)平衡力。區(qū)別---它們?cè)谝后w中的位置不同。懸浮的物體完全進(jìn)入液體中，可以靜止在液體內(nèi)部任一地方，其體積等于物體排開液體的體積；而漂浮則是物體靜止在液體表面上，其體積大于物體排開液體的體積。二、浮力的應(yīng)用①輪船：是將實(shí)心的鋼鐵制成空心的物體，從而增大了其排開液體的體積，使其能浮在水面上。②潛水艇：浸沒在液體中潛水艇受到的浮力是不變的了，但艇內(nèi)有兩個(gè)水艙隨時(shí)的充水或排水，這樣就改變了潛水艇的重力，從而能上浮、下沉或懸浮。熱氣球：通過(guò)加熱氣球內(nèi)的空氣，使其密度小于外界空氣的密度，使其受到的浮力大于其重力，這樣熱氣球就可以升空了。飛艇：在飛艇的氣囊內(nèi)沖入比空氣密度小的氣體，飛艇就可以向熱氣球一樣升空了。1、簡(jiǎn)答：一艘輪船從河里駛?cè)牒＠锖螅瑫?huì)浮起來(lái)一些，為什么？（已知海水的密度大于河水的密度）答：輪船無(wú)論是在海水里還是河水里多漂浮在水面上，其浮力均等于輪船的重力，即：輪船的浮力不變。根據(jù)力的平衡條件，有:&=確=⑶g%,可見輪船排開液體的體積與液體的密度成反比，因?yàn)楹Ｋ拿芏却笥诤铀拿芏龋瑒t輪船排開海水的體積小于輪船排開河水的體積，所以輪船從河里駛?cè)牒＠锖螅瑫?huì)浮起來(lái)一些。這是物體浮沉條件在實(shí)際生活中的具體應(yīng)用，要掌握輪船在水面上浮起的原理。2、棱長(zhǎng)均為2cm實(shí)心正方體的木塊和鐵塊，木塊密度為0.6X103kg/m3，將它們放入水中，待其靜止時(shí)，分別求出木塊和鐵塊受到的浮力（g=10N/kg）。分析：木塊放入水中會(huì)浮于水面上，其排開液體的體積要小于木塊的體積，在水中受到重力和浮力，利用二力平衡可以求出其浮力；而鐵塊會(huì)沉于水底，在水中受到三個(gè)力，其排開液體的體積等于木塊的體積，可以利用阿基米德原理來(lái)求解浮力。解：y&q/^，...木塊漂浮F浮木=G=mg=p木gV=0.6X103kg/m3X10N/kgX8X10-6m3=0.048N?「％'&，...鐵塊下沉到水底F浮=pgV=1.0X103kg/m3X10N/kgX8X10-6m3=0.08N將物體放入液體中時(shí)，應(yīng)先判斷物體在液體中的浮沉情況，然后再根據(jù)具體的情況來(lái)計(jì)算浮力。3、如圖所示，縱坐標(biāo)表示物體的質(zhì)量，橫坐標(biāo)表示物體的體積，圖像分別表示物偈、b的質(zhì)量與體積的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是將物體a放入水中一定浮在水面將物體b放入水中一定沉入水底將體積相等的a、b物體捆在一起放入水中一定沉入水底將體積相等的a、b物體捆在一起放入水中一定浮在水面分析：由圖像我們可以求出兩個(gè)物體的密度分別為:箜二芝些二小&膈/二口=絲空=1x1。&膈可見若將物體a、b放入水中，則a會(huì)沉入水底，b會(huì)懸浮于水中，由圖可以看出若將體積相等的ab兩物體捆在一起，其密度為：2F2，所以其將沉入水底。答案：C比較物體受到的重力和浮力的大小可以判斷出物體在液體中的浮沉情況，我們也可以通過(guò)物體與液體的密度大小可以判斷出物體在液體內(nèi)的浮沉情況。4、已知質(zhì)量相等的兩個(gè)實(shí)心小球A和B，它們的密度之比Pa'Pb=^'2，現(xiàn)將a、b放入盛有足夠多水的容器中，當(dāng)A、B兩球靜止時(shí)，水對(duì)A、B兩球的浮力之比Fa：Fb=8：5,則°a=kg/m3，戶b=kg/m3°（°水=1X103kg/m3）分析：（1）設(shè)A、B兩球的密度均大于水的密度，則A、B在水中浸沒且沉底。由已知條件求出A、B體積之比，mA=mB，2%=%.Pa?「A、B浸沒：V排=V^排物冬%嘰2「互嗎82題目給出浮力比=，而現(xiàn)在得％出=「與已知矛盾.說(shuō)明假設(shè)（1）不成立。（2）設(shè)兩球均漂?。阂?yàn)閙A=mB則應(yīng)有F浮a‘=F浮b‘=Ga=Gb%1「快=L也與題目給定條件矛盾，假設(shè)（2）不成立。用上述方法排除某些狀態(tài)后，可知A和B應(yīng)一個(gè)沉底，一個(gè)漂浮。因?yàn)镻<PB，所以B應(yīng)沉底，A漂浮。解：A漂浮F=G=PV①AAAgAB沉底F=*V=yV②B水gB排水gB

S匕fas①:②。必=%=§宣2fl邑］二二二"一-答案：戶A=°?8X103kg/m3,戶B=0.8X103kg/m3本題的情景中，由于A、B兩物體在水中的狀態(tài)沒有給出，所以，要采取計(jì)算的方法或排除法分析得到物體所處的狀態(tài)，然后才能利用相關(guān)條件進(jìn)行計(jì)算。5、科技小組的同學(xué)們?cè)诒”谄降自嚬苤醒b入一些細(xì)沙后，制成一個(gè)“土密度計(jì)”。把它放入水中漂浮時(shí)，試管露出水面的高度為3cm；把它放入豆?jié){中漂浮時(shí)，試管露出液面的高度為4cm。若試管和細(xì)沙總質(zhì)量為20g，試管橫截面積為1.6cm2。求：⑴在水中漂浮時(shí)，水對(duì)試管底部的壓強(qiáng)；⑵豆?jié){的密度。（g=10N/kg，最后結(jié)果保留兩位小數(shù)）解：（1）試管在水中漂浮時(shí)，F(xiàn)、=G^浮物水對(duì)試管底部的壓強(qiáng)扁_魂&0.02kgxION/kgp=￡￡=1.笊1Um=1.25X10