姜紅辰
物體浮沉問題是浮力的綜合應(yīng)用,該問題能充分考查同學(xué)們對浮力的掌握情況和對實(shí)際問題的分析能力。下面從以下4個(gè)考點(diǎn)分析物體浮沉問題的處理辦法。
考點(diǎn)速覽
考點(diǎn)1:物體浮沉的條件
若浮力大于重力,則物體上??;若浮力等于重力,則物體懸浮;若浮力小于重力,則物體下沉。
考點(diǎn)2:判斷物體浮沉狀態(tài)的方法
(1)方法一:假設(shè)法
先假設(shè)物體全部浸沒在水中,由阿基米德原理計(jì)算物體受到的浮力大小,再由考點(diǎn)1列出的物體浮沉條件得出物體的浮沉狀態(tài)。
(2)方法二:密度比較法
若物體是實(shí)心物體,可通過比較液體密度與物體密度的大小關(guān)系來判斷物體的浮沉狀態(tài)。若液體密度大于物體密度,則物體上?。蝗粢后w密度等于物體密度,則物體懸?。蝗粢后w密度小于物體密度,則物體下沉。
考點(diǎn)3:計(jì)算三種情況下物體所受浮力的大小
(1)方法一:阿基米德原理
F浮= ρ液gV排,公式中的ρ液為液體的密度,V排為排開液體的體積。
(2)方法二:受力平衡
上浮后,最終物體在液面處靜止,浮力等于重力;懸浮時(shí),物體在液體內(nèi)靜止,浮力等于重力;下沉后,最終物體在液體底部靜止,浮力小于重力。
考點(diǎn)4:浮力的應(yīng)用
(1)輪船:通過增大排水體積,使密度大于液體密度的物體能夠浮在水面上。
(2)潛水艇:通過調(diào)節(jié)自身重力,使?jié)撍軌驅(qū)崿F(xiàn)上浮與下沉過程的轉(zhuǎn)換。
(3)熱氣球:通過減小熱氣球內(nèi)空氣密度,使空氣對熱氣球浮力大于熱氣球及球內(nèi)氣體的重力,從而使熱氣球上浮。
應(yīng)用提升
1. (2022·山東·淄博)小明洗碗時(shí)發(fā)現(xiàn),同一只碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如圖1所示。下列說法正確的是()。
A. 碗漂浮時(shí)所受的浮力大于它所受的重力
B. 碗漂浮時(shí)所受的浮力等于它排開的水所受的重力
C. 碗沉底時(shí)所受的浮力大于它漂浮時(shí)所受的浮力
D. 碗沉底時(shí)排開水的體積等于它漂浮時(shí)排開水的體積
2.(2022·北京)甲、乙、丙三個(gè)小球的質(zhì)量和體積如下表所示。將它們浸沒在水中釋放,穩(wěn)定后,三個(gè)小球所受的浮力分別為F甲、F乙和F丙。下列判斷正確的是()。
A. F甲> F乙> F丙B. F乙> F甲> F丙C. F丙> F乙> F甲D. F甲> F丙> F乙
3. (2022·天津·多選)小明在研究物體的浮沉問題時(shí),制作了一個(gè)空腔“浮沉子”,將其放入一個(gè)底面積為S、水深為h0的薄壁柱形容器內(nèi)。剛放入水中時(shí),浮沉子恰好懸浮,此時(shí)水深為h1,如圖2所示;一段時(shí)間后,由于滲漏空腔內(nèi)開始進(jìn)水,最后空腔充滿了水,浮沉子沉底且完全浸入水中,此時(shí)水的深度降為h2。已知水的密度為ρ0,則所制作的浮沉子()。
答案:1. B 2. B? ? 3. AD
(作者單位:鐵嶺市西豐縣高級中學(xué))