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专题10.3 物体的浮沉条件及应用
知识点1：物体的浮沉条件
1.物体上浮、下沉是运动过程，此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮
出液面，最后漂浮在液面。如表：
浮力与物重的关系 液体密度与物体密度 物体运动状态
F>G ρ >ρ 物体上浮
液 物
F<G ρ <ρ 物体下沉
液 物
F=G ρ =ρ 物体悬浮在液体中任何深度处
液 物
2.漂浮与悬浮的共
同点都是浮力等于重力，在平衡力的作用下静止不动。但漂浮是物体在液面的平衡状态，物体的一部分浸
入液体中。悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态，整个物体浸没在液体中。如表：
物体所处状态 浮力与物重的关系 液体密度与物体密度的关系
漂浮 F =G ρ >ρ
浮 物 液 物
悬浮 F =G ρ =ρ
浮 物 液 物
下沉 F <G ρ <ρ
浮 物 液 物
3.物体下表面与容器底紧密接触，沉底：F =0N
浮
知识点2：物体的浮沉条件的应用
1.轮船：
（1）原理：把密度大于水的钢铁制成空心的轮船，使它排开水的体积增大，从而来增大它所受的浮力，
故轮船能漂浮在水面上。
（2）排水量：轮船满载时排开的水的质量。
2.潜水艇：
原理：潜水艇体积一定，靠水舱充水、排水来改变重力，使重力小于、大于或等于浮力来实现上浮、下潜
或悬浮的。
3.气球和气艇：
原理：气球和飞艇体内充有密度小于空气的气体（氢气、氨气、热空气）。对物体的浮沉条件的解读
上 浮 下 沉 悬 浮 漂 浮 沉 底
F ＞G F ＜G F =G F =G F +N=G
浮 浮 浮 浮 浮
处于动态(运动状态不断改变)，受 可以停留在液体的 是“上浮”过程 是“下沉”过程
非平衡力作用。 任何深度处。 的最终状态。 的最终状态。
处于静态，受平衡力作用。
知识点1：物体的浮沉条件
【例题1】一重为0.6N的鸡蛋先后放入甲、乙两液体中，如图所示，鸡蛋在甲中悬浮，在乙中漂浮，则鸡
蛋在甲中受到的浮力为 N，甲的密度 乙的密度（选填“＞”、“＜”或“=”）．
【答案】0.6；＜；
【解析】根据物体的漂浮和悬浮条件判断出所受浮力的大小关系，由图得出排开液体的体积关系，然后根
据阿基米德原理解开判断甲乙液体的密度大小关系．
因为鸡蛋（重为G）在甲液体悬浮，
所以鸡蛋受到甲液体的浮力：F =G=0.6N，鸡蛋在乙液体漂浮，
甲
所以鸡蛋受到乙液体的浮力：F =G=0.6N，所以F =F ，
乙 甲 乙据F =ρ v g，V ＞V ，所以ρ ＜ρ ，
浮 液 排 排甲 棑乙 甲 乙
知识点2：物体的浮沉条件的应用
【例题2】体育、娱乐活动用的热气球如图所示。当热气球静止在空中某高度时，如果将燃烧器的火焰调
小一些，热气球就会下降，下降过程中气囊的体积不变。请分析说明热气球从静止位置下降的原因。
气囊
火焰
燃烧器
【答案】见解析。
【解析】热气球静止在空中时，重力等于浮力，且气囊内、外气体压强相等；火焰调小一些后，气囊内气
体温度降低，压强变小，小于外部气体压强，气囊外空气进入气囊内，热气球重力变大；因为浮力不变，
所以重力大于浮力，热气球就会下降。
1.密度计是测量液体密度的仪器。密度计在不同的液体中所受的浮力_______；轮船是物体漂浮条件的应
用。轮船在不同的液体中(如：江水、海水）所受浮力_______。轮船排水量是指轮船排开水的_________；
潜水艇的原理是通过改变自身的________来实现浮沉的；气球和飞艇的原理是通过改变自身的______来实
现浮沉的。
【答案】相等；相等。质量；重力；体积
【解析】（1）密度计：测量液体密度的仪器。密度计在不同的液体中所受的浮力相等。
（2）轮船原理：物体漂浮条件的应用。轮船在不同的液体中(如：江水、海水）所受浮力相等。轮船排水
量是指轮船排开水的质量。
（3）潜水艇的原理：是通过改变自身的重力来实现浮沉的。（4）气球和飞艇的原理：是通过改变自身的体积来实现浮沉的。
2．质量为8kg的木块漂浮在水面上，它受到的浮力大小为 N．浮力的方向是 。（g＝10N/kg）
【答案】80；竖直向上。
【解析】木块漂浮在水面上，则木块受到浮力F ＝G＝mg＝8kg×10N/kg＝80N；
浮
浮力的方向是竖直向上的。
3.北方人有吃饺子的习惯，刚包好的饺子，为什么放入水中会下沉，而过一会儿饺子会浮起来？
答案：刚刚包好的饺子，放入水中时，由于饺子所受浮力小于重力，所以下沉；过一会儿，由于饺子受热
后内部空气膨胀，饺子的体积增大，排开水的体积也增大、浮力增大，当饺子所受到的浮力大于重力时，
它会浮起来。
解析：此题通过煮水饺的过程及现象考查了物体的浮沉条件，物体在液体中的浮沉是由物体完全浸没时浮
力与重力的大小关系决定的。
物体的浮沉条件：上浮：F ＞G，悬浮：F =G，下沉：F ＜G；物体在液体中的浮沉最终是由物体完
浮 浮 浮
全浸没时浮力与重力的大小关系决定的，根据浮沉条件判断水饺在水中上浮和下沉的原因。
一、选择题
1.在木棒的一端缠绕一些细铜丝制成简易的液体密度计，将其分别放入盛有甲乙两种液体的烧杯中处于静
止状态，如图所示，若密度计在甲乙液体中受到的浮力分别是F 、F ，甲乙两种液体的密度分别为ρ 、
甲 乙 甲
ρ ．则（ ）
乙
A．F ＜F B．F ＞F C．ρ ＞ρ D．ρ ＜ρ
甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲 乙
【答案】D
【解析】（1）同一密度计在两种液体中都漂浮，所以受到的浮力都等于密度计受到的重力。
（2）由图可以得出密度计排开液体体积的大小关系，再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系。
AB、由于密度计两次静止时都处于漂浮，则F ＝G，
浮
即密度计在两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G．所以，F ＝F ，故AB错误；
甲 乙
CD、由图知，密度计排开液体的体积：V ＞V ，
甲排 乙排由F ＝ρ gV 可知：ρ ＜ρ ；故C错误，D正确。
浮 液 排 甲 乙
2.将两个完全相同的小球分别放入装有不同液体的甲、乙两烧杯中，球静止时两烧杯液面相平，如图所示。
下列判断正确的是（ ）
A. 两小球所受浮力大小相等 B. 乙烧杯中液体的密度大
C. 乙烧杯中小球排开的液体质量大 D. 甲烧杯底部受到液体的压强小
【答案】A
【解析】A．因为物体漂浮或悬浮时，受到的浮力和自身的重力相等，所以同一只小球在两杯中受到的浮
力相等，都等于小球的重力，故A正确；
B．由图可知，小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态。根据浮沉条件可知，ρ ＞ρ ，ρ
甲液 球 乙液
=ρ ．所以ρ ＞ρ ，故B错误；
球 甲液 乙液
C．由于两球漂浮或悬浮，排开液体的重力等于球的重力，则小球排开的液体质量等于球的质量，故C错误；
D．由于两杯中液面相平，所以根据p=ρ gh可知，烧杯底受到液体的压强：p ＞p ．故D错误。
液 甲液 乙液
3.甲、乙两种物质的质量和体积关系如图所示，如分别用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体a和
b，放在水中静止后，则 （ ）
A. a漂浮，a受浮力大于b B. b漂浮，b受浮力大于a
C. a沉底，a受浮力大于b D. b沉底，b受浮力大于a
【答案】C．
【解析】由图象可知，当m =m =4g时，V =2cm3，V =8cm3，
甲 乙 甲 乙
则甲、乙两种物质的密度分别为：ρ = = =2g/cm3，ρ = = =0.5g/cm3，
甲 乙
用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体a和b，放在水中静止后，
因ρ ＞ρ ＞ρ ，
甲 水 乙
所以，a沉底，b漂浮，故AD错误；
设a、b物体的体积为V，
则F =ρ gV =ρ gV，F =G=mg=ρ Vg，
浮a 水 排 水 浮b b b 乙
因ρ ＞ρ ，
水 乙
所以，F ＞F ，故B错误，C正确．
浮a 浮b
二、填空题
4.一个重为0.5 N的木块放入装有水的烧杯中，木块处于漂浮状态，则木块受到的浮力是 N；若再沿
烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水，则木块受到的浮力将 （选填“变大”、“不变”或“变
小”）
【答案】0.5；不变。
【解析】（1）将重为0.5N的木块放入装有水的烧杯中，静止时木块处于漂浮状态，所以木块所受浮力的
大小为F=G=0.5N；
（2）木块漂浮，所以木块的密度小于水的密度，如果再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水，木块的密
度不变，水的密度变大，所以，木块仍然漂浮，所受浮力F=G=0.5N，所以浮力不变。
5．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 ，则气球受
总
到的浮力F G （选填“＞”“＜”或“＝”）；若水温升高，石块将 （选填“上浮”
浮 总
“下沉”或“保持悬浮”）。
【答案】＜；上浮。
【解析】（1）气球下面用细线悬挂一石块，它们恰好悬浮在水中。
则F +F ＝G ，
浮气球 浮石块 总
所以则气球受到的浮力F ＜G ；
浮气球 总
（2）水温升高时，气球内空气的体积变大，排开水的体积变大，
由F ＝ρ V g，
浮 水 排气球受到的浮力将变大；
石块受到的重力不变，
此时气球和石块受到的浮力大于自重，石块将上浮。
6．将密度为0.9×103kg/m3、体积为V的冰块放入盛有适量水的圆柱形容器中（无水溢出），冰块静止时
露出水面的体积V ＝ V，当冰块完仝熔化后（总质量不变）容器中的水面将 （选填“升
露
高”、“降低”或“不变”）。
【答案】 ；不变。
【解析】由题意可知冰浮在水面上，则F ＝G ，
浮 冰
由阿基米德原理和重力公式可得：ρ gV ＝ρ gV，
水 排 冰
则V ＝ ＝ ×V＝ V，
排
所以露出水面的体积：V ＝V﹣V ＝V﹣ V＝ V；
露 排
当冰块完全熔化后，熔化为水的质量和冰的质量相同，即ρ V ＝ρ V，
水 冰化水 冰
所以V ＝ ＝ V，即熔化为水的体积与原来排开水的体积相同，故液面高度不变。
冰化水
7．两个完全相同容器内分别盛满不同的液体，现将两个完全相同的小球轻轻放入容器中，小球静止后的
状态如图所示，则液体对容器底部的 压强关系是p p ；两小球所受的浮力关系是F F ．（选
甲 乙 甲 乙
填“＞”、“＜”或“＝”）。
【答案】＜；＜。
【解析】由题意可知，两个完全相同容器内盛满不同的液体时，液体的深度相同，
由图可知，两个完全相同的小球轻轻放入容器中静止后，甲中小球沉底，乙中小球漂浮，
因物体的密度大于液 体的密度时下沉，物体的密度小于液体的密度，
所以，甲中液体的密度小于乙中液体的密度，
由p＝ρgh可知，甲液体对容器底部的压强小于乙液体对容器底部的压强，即p ＜p ；
甲 乙
因物体沉底时受到的浮力小于自身的重力，物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等，所以，甲中小球受到的浮力小于乙中小球受到的浮力，即F ＜F 。
甲 乙
三、综合应用题
8.如图是一厕所自动冲水装置，圆柱体浮筒A与阀门C通过杆B连接，浮筒A的质量为1kg，高为0.22m，
2
B杆长为0.2m，阀门C的上表面积为25cm，B和C的质量、厚度、体积及摩擦均忽略不计，当A露出
0.02m时，C恰好被A拉开，实现了自动冲水（g取10N/kg）．求：
（1）刚拉开阀门C时，C受到水的压强和压力；
（2）此时浮筒A受到的浮力；
（3）浮筒A的密度．
【答案】（1）刚拉开阀门C时，C受到水的压强为4000Pa，压力为10N；
（2）此时浮筒A受到的浮力为20N；
3
（3）浮筒A的密度为455kg/m．
【解析】此题考查了压强、密度和浮力以及平衡力的知识，认真审题，准确分析物体的受力，运用浮力和
压强的物理公式（或变形）可做出解答根据液体压强的公式p=ρgh，可求出压强；再根据压强定义式变形的F=pS，最终求压力；
浮
根据G=mg求出A的重力，分析浮筒A的受力情况，再根据平衡力知识，可求出浮筒A受到的浮力；由F
水 排
=ρ V g求出浮筒A浸没的体积，根据浸没的深度求出底面积，进而求出浮筒A体积，利用密度公式求密
度．
1 A 露
（1）当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，浮筒A浸入水的深度为h=L﹣L =0.22m﹣0.02m=0.2m，
1
则水深为：h=h+L=0.2m+0.2m=0.4m；
3 3
则水对盖片C的压强：p=ρgh=1×10kg/m×10N/kg×0.4m=4000Pa，
由p=F/S得水对盖片B的压力：
﹣4 2
F=pS=4000Pa×25×10 m=10N．
A A
（2）重力G=mg=1kg×10N/kg=10N，
A 浮 浮 A
对于浮筒A，受到三个力的作用，分别是重力G、浮力F 、拉力F；三力的关系是F =G+F；所以，浮筒A
浮 A
所受浮力：F =G+F=10N+10N=20N；
﹣3 3
浮 水 排 浸 排
（3）由F =ρ V g得浮筒A浸入水的体积：V =V =2×10 m，
2
则圆柱体浮筒A的底面积为S=0.01m，
2 ﹣3 3
A A
则圆柱体浮筒A体积为V=SL=0.01m×0.22m=2.2×10 m，3
A A A
密度ρ=m/V=455kg/m．
9．小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力秤”其构造如图所示，在水平支架的左
端固定刻度盘，支架横梁两端各固定一个滑轮，将一根无弹性的细绳跨过两个滑轮，细线的一端悬挂砰盘，
另一端连接装有适量细沙的圆柱形浮筒（浮筒自重不计），在线的适当位置固定一根大头针作为指针，把
浮筒浸入装有适量水的水槽中，称量时，把待测物体放入砰盘后，指针下降浮筒上升，静止后，待测物体
的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。
请你回答下列问题（不计细线、砰盘、指针的质量以及线与滑轮的摩擦）
（1）为了制作量程为1kg的浮力秤，向砰盘添加1kg的砝码，逐渐向空浮筒内加入细沙，当浮筒的____
（选填“上”或“下”）表面刚好与水面齐平并保持静止时，在刻度盘上将指针所指的位置标定为最大刻
度线。
（2）取下砝码，当浮筒受到______力和______力是一对平衡力时，浮筒能直立地浮在水面上静止，此刻
度所指的位置应标定为零刻度线，在均匀地标定其余刻度线。
（3）若将质量为m（m<1kg）的待测物体放在砰盘上，当浮筒静止时其下表面距离水面的距离是h，若细沙
的质量是M，浮筒的横截面积是S，水的密度为ρ ，请写出待测物体质量的表达式m=____________。
水
（4）若将原来的浮筒更换为长度相同、横截面积更小的另一个浮筒，细沙的质量和细线的长度等不变，
则重新标定的刻度线与原来刻度线相比发生变化的是____________（选填“零刻度线上升”或“最大刻度
线下降”），请你分析带来这一变化的原因是：___________________________。
【答案】（1）下 （2）重 浮 （3）M－ρSh （4）零刻度线上升 当浮筒受至重力和浮力
水
是一对平衡力时，指针指的是零刻度线，根据题意，即是要使浮力不变，也就是在水中的V 不变，根据
排
V=Sh可知，当浮筒横截面积变小，那h越大，也就是指针会上升。
【解析】（1）为了制作量程为1kg的浮力称，向秤盘添加1kg的砝码，即最大质量，此时细线对浮简的拉
力最大，则浮内加入细沙，则浮简浸在水中的深度最小，可为0；故当浮简的下表面刚好与水面齐平并保
持静止时，在刻度盘上将指针所指的位置标定为最大刻度线。
（2）取下砝码，细线对浮筒的拉力为0，当浮简受到重力和浮力是一对平衡力时，浮简能直立地浮在水面
上静止，此刻度所指的位置应标定为零刻度线，在均匀地标定其余刻度线；（3）若将质量为m（m<1kg）的待测物体放在秤盘上，重力为G=mg，对细线的拉力为T=mg，即线对简的拉
力；若细沙的质量是M，当浮筒静止时其下表面距离水面的距离是h，浮筒的横截面积是S，水的密度为ρ ，
水
根据阿基米德原理，则浮筒受到的浮力，F=ρ gV=ρ gSh，浮筒处于静止状态，根据力的平衡有：F+T=Mg，
水 水
即ρgSh+mg=Mg，测物体质量的表达式m=M-ρSh；
水 水
（4）当浮简受到的重力和浮力是一对平衡力时，指针指的是零刻度线，根据题意，即是要使浮力不变，
也就是在水的V排不变，根据V=Sh，当浮筒横截面积变小，h变大，也就是指针会上升。
