物體浮沉問題

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)）