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物体沉浮因那般

2015-08-30陈波

关键词:潜水艇轮船浮标

陈波

物体的浮沉条件

浸在液体中的物体,如果没有受到其他力的作用.那么,它只受到竖直向下的重力G和物体浸没在液体中液体对它竖直向上的浮力F泓物体受到的重力G和所受浮力F浮的大小关系不同,物体的浮沉情况也就不同.

1.下沉:如果物体所受浮力小于物体所受的重力,即F浮

2.悬浮:如果物体所受浮力等于物体所受的重力,即F浮=G,物体可以停留在液体中的任意位置,也就是会悬浮在液体中.

3.上浮:如果物体所受浮力大于物体所受的重力,即F浮>G.物体将上浮,直至有一部分露出液面,使浮力减小,当浮力减小到与物体所受的重力相等时.物体受力平衡,此时物体会漂浮在液面上.

根据阿基米德原理F浮=p液gV排及物体所受重力G=mg=p物gV物,我们还可以把物体的浮沉条件整理成如下的形式:

1.漂浮:F浮=G,p物

2.上浮:F浮>G,p物

3.悬浮:F浮=G,p物=p液,物体可以停留在液体中的任意位置.此时V排=v物.

4.下沉:F浮p液,物体将下沉,直至最后沉入容器底部,此时v排=V物.

5.沉底:F浮p液,物体受到容器底部的支持力作用,F浮+F支=G,此时V排=V物·

注意:这里p物指的是物体的密度,而不是物质的密度,如果物体是实心的,则物体的密度与物质的密度相等.

赫判断物体的浮沉

要判断浸在液体中的物体的浮沉情况,有两种典型的方法:一是根据物体所受的浮力和物体所受的重力的关系来判断,二是根据物体的密度和液体的密度关系来判断.这两种方法无好坏优劣之分,在研究实际问题时,可以根据实际情况,选择合适的方法,

例1 某潜水艇在水面下隐蔽跟踪某个目标.有时需要上浮,有时需要下沉,但都没有露出水面,若该潜水艇下潜时所受浮力为F1,所受重力为G1,上浮时所受浮力为F2,所受重力为G2,则下列有关各力关系的说法中,正确的是().

A. F1=F2,G1>G2

B.F1=F2,G1=G2

C. F1

D.F1>F2'G1

分析:由于潜水艇始终没有露出水面,所以潜水艇排开水的体积V排始终没变,由于海水的密度p液不变,由阿基米德原理F浮=p液gv排可知,潜水艇所受浮力始终不变,即F1=F2又因为上浮时,潜水艇所受浮力大于所受的重力,即F2>C2,下沉时,潜水艇所受浮力小于所受的重力,即FlG2.

答案:A

比较物体所受浮力的大小

比较物体所受浮力大小的方法主要有两种:

1.根据阿基米德原理F浮=p液gv排进行比较.如果液体的密度p液相同,则比较物体排开的液体体积v排,v排大的物体所受的浮力大;如果物体排开的液体体积V排相同,则比较液体的密度p液,p液大的浸在其中的物体所受的浮力大.

2.根据物体的浮沉条件来比较物体所受浮力的大小.这种方法在各类考试中更常见,

例2如图1所示,海监部门在某海域放置浮标以监测水文变化.从春 季至夏季,海水温度上升,海水体积膨胀导致密度变小,此过程中,若浮标体积保持不变,则().

A.浮标所受浮力变大,露出海面的体积变小

B.浮标所受浮力变小,露出海面的体积变大

C.浮标所受浮力不变,露出海面的体积变大

D.浮标所受浮力不变,露出海面的体积变小

分析:浮标始终漂浮在水面上,且浮标所受的重力没有发生变化,由漂浮条件F浮=G可知,浮标所受的浮力始终没变.但是,由于海水温度上升、体积膨胀,导致海水的密度p液变小,由阿基米德原理F浮=p液gv排可知,V排将变大,即浮标排开海水的体积变大,露出海面的体积变小,

答案:D

浮沉条件的应用

物体浮沉条件的应用主要体现在三个方面:

1.密度大于液体密度的物体,采用“空心”的办法增大浮力,达到漂浮或悬浮的目的,例如轮船.

2.通过改变自身所受的重力,达到在水中上浮、悬浮或下沉的目的,例如潜水艇.

3.通过改变自身的体积,达到改变所受浮力,实现上浮、悬浮或下沉的目的,例如鱼.

例3 -艘轮船从重庆驶入上海,在上海码头卸下货物后停泊,下列说法正确的是().

A.轮船所受浮力减小,将上浮一些,轮船的“排水量”减小

B.轮船所受浮力减小,将上浮一些,轮船的“排水量”不变

C.轮船所受浮力不变,将下沉一些,轮船的“排水量”减小

D.轮船所受浮力减小,将下沉一些,轮船的“排水量”不变

分析:由于轮船始终漂浮在水面上,所以轮船所受浮力始终等于轮船所受的重力.轮船在上海码头卸下货物后.所受重力减小,所以轮船所受浮力减小.由阿基米德原理F浮=p液gV排可知,p液不变,v排应该减小,轮船将上浮一些.轮船的“排水量”是指轮船满载时排开水的质量,对于任何一艘轮船来说,其“排水量”是固定不变的.

答案:B

学即用.练一练:

1.为了延长水果的存放时间,果农先将水果浸没在自己配制的保鲜液中,再用保鲜纸包住,就能存放比较长的时间.若将同一个苹果先后放入甲、乙两种保鲜液中,静止后苹果的浮沉情况如图2所示,则甲、乙两种保鲜液的密度大小比较,正确的是().

A.甲保鲜液的密度大

B.乙保鲜液的密度大

C.两种保鲜液的密度一样大

D.条件不够,不能比较

2.中国某新型核潜艇完全潜入海水中,受到的浮力是Fi,上表面受到的压强是p1;排出一部分水后,潜艇缓慢上浮,但未露出水面,受到的浮力是F2,上表面受到的压强是p2,则().

A. F1=F2,pl>p2

B.F1=F2,pl=p2

C. F1>F2,pl

D.F1

3.端午节那天,小明发现煮熟的咸鸭蛋有的沉在水底,有的浮在水面(如图3所示).若甲的体积比乙小,则下列分析合理的是().A.甲的质量比乙大B.甲受到的浮力等于重力C.甲的密度比乙大D.乙受到的浮力大干重力参考答案:1.A 2.A 3.B

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