Question

（2011?嘉定区一模）某小组同学在学习了浮力知识中，发现“浸入水中的铁块最终静止在容器底部、浸入水中的木块最终漂浮在水面上”的现象，提出问题，进行猜想：物块的密度可能会对它浸入水中后的最终状态有影响．于是他们选用体积相同、密度不同的圆柱体A、B、C、D、E（ρ_A＞ρ_B＞ρ_水＞ρ_C＞ρ_D＞ρ_E）进行实验．当它们在水中静止时，实验现象如图（a）、（b）、（c）、（d）和（e）所示．
①分析比较图中（a）或（b）的实验现象和相关条件，可得出的初步结论是：

当浸入液体中物体密度大于液体密度时，物体最终静止在容器底部

．
②分析比较图中（c）、（d）和（e）的实验现象和相关条件，可得出的初步结论是：

当浸入液体中物体密度小于液体密度时，物体最终漂浮在液体面上，而且物体密度比液体的密度小得越多，物体排开液体的体积与物体体积之比越小

．

Answer 1

分析：①浸没在液体中的物体，物体密度大于液体密度时，物体受到的浮力小于物体的重力，物体要下沉到液体底部．
浸没在液体中的物体，物体密度等于液体密度时，物体受到的浮力等于物体的重力，物体悬浮在液体任何深度处．
浸没在液体中的物体，物体密度小于液体密度时，物体受到的浮力大于物体的重力，物体要上浮到液面．
②漂浮在液面上的物体，物体的密度比液体密度小的越多，物体排开液体的体积与物体体积之比越小．

解答：解：①图中（a）或（b），物体的密度大于液体的密度，浸没在液体中的物体受到的浮力为：F_浮=ρ_液gV_物，物体的重力为：G=ρ_物gV_物，因为ρ_物＞ρ_液，所以G＞F_浮，所以物体要下沉到容器底部，最终静止在容器底部．所以图中（a）或（b）可以得到：当浸入液体中物体密度大于液体密度时，物体最终静止在容器底部．
②图中（c）、（d）和（e），物体的密度小于液体的密度，浸没在液体中的物体受到的浮力为：F_浮=ρ_液gV_物，物体的重力为：G=ρ_物gV_物，因为ρ_液＞ρ_物，所以F_浮＞G，所以物体要上浮到液面，最终漂浮在液面上．
漂浮在液面上的物体，受到的浮力等于物体的重力，即G=F_浮，ρ_物gV_物=ρ_液gV_排，

V排

V物

=

ρ物

ρ液

，物体密度比液体的密度小得越多，排开液体的体积与物体体积之比越小．
故答案为：①当浸入液体中物体密度大于液体密度时，物体最终静止在容器底部；②当浸入液体中物体密度小于液体密度时，物体最终漂浮在液体面上，而且物体密度比液体的密度小得越多，物体排开液体的体积与物体体积之比越小．

点评：首先把物体浸没在液体中，通过比较物体重力和物体受到的浮力大小关系，判断物体的上浮和下沉；或根据物体密度和液体的密度大小关系判断物体在液体中上浮或下沉．