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1. 五个物体A～E在水中处于不同状态如图10.3 - 1所示，已知E的底面与容器底不紧密接触，请画出物体的受力分析图，并标注出浮力与重力的大小关系。
答案
1.
A漂浮：$F_{浮}=G$
B上浮：$F_{浮}＞G$
C悬浮：$F_{浮}=G$
D下沉：$F_{浮}＜G$
E沉底：$F_{浮}＜G$
解析
【分析】
解题思路：首先回忆物体的浮沉条件，明确不同状态下浮力与重力的关系；其次对每个物体进行受力分析，物体在水中都受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力，沉底的E还受到容器底竖直向上的支持力（因底面与容器底不紧密接触）；最后根据物体的运动状态或平衡状态判断浮力与重力的大小关系，并画出受力图。
1. A漂浮在液面，处于平衡状态，重力与浮力大小相等；
2. B向上运动，说明浮力大于重力，合力向上；
3. C悬浮在液体中，处于平衡状态，重力与浮力大小相等；
4. D向下运动，说明浮力小于重力，合力向下；
5. E沉底且底面不紧密接触，受到重力、浮力和支持力，重力等于浮力加支持力，故浮力小于重力。
【解析】
受力分析图如下（对应参考答案图示）：
A（漂浮）：受竖直向下的重力$G$和竖直向上的浮力$F_{浮}$，二力平衡，因此$\boldsymbol{F_{浮}=G}$；
B（上浮）：受竖直向下的重力$G$和竖直向上的浮力$F_{浮}$，物体向上运动，说明浮力大于重力，因此$\boldsymbol{F_{浮}＞G}$；
C（悬浮）：受竖直向下的重力$G$和竖直向上的浮力$F_{浮}$，二力平衡，因此$\boldsymbol{F_{浮}=G}$；
D（下沉）：受竖直向下的重力$G$和竖直向上的浮力$F_{浮}$，物体向下运动，说明浮力小于重力，因此$\boldsymbol{F_{浮}＜G}$；
E（沉底）：受竖直向下的重力$G$、竖直向上的浮力$F_{浮}$和容器底竖直向上的支持力$N$，由平衡条件可知$G=F_{浮}+N$，因此$\boldsymbol{F_{浮}＜G}$。
【答案】
受力分析图（如参考答案图示），各物体浮力与重力的大小关系：
A漂浮：$\boldsymbol{F_{浮}=G}$
B上浮：$\boldsymbol{F_{浮}＞G}$
C悬浮：$\boldsymbol{F_{浮}=G}$
D下沉：$\boldsymbol{F_{浮}＜G}$
E沉底：$\boldsymbol{F_{浮}＜G}$
【知识点】
物体浮沉条件；受力分析
【点评】
本题考查物体浮沉条件的应用与受力分析，需结合物体的运动状态或平衡状态判断浮力与重力的关系，注意沉底且底面不紧密接触的物体还会受到容器底的支持力，明确不同状态下力的大小关系是解题关键。
【难度系数】
0.7
解题思路：首先回忆物体的浮沉条件，明确不同状态下浮力与重力的关系；其次对每个物体进行受力分析，物体在水中都受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力，沉底的E还受到容器底竖直向上的支持力（因底面与容器底不紧密接触）；最后根据物体的运动状态或平衡状态判断浮力与重力的大小关系，并画出受力图。
1. A漂浮在液面，处于平衡状态，重力与浮力大小相等；
2. B向上运动，说明浮力大于重力，合力向上；
3. C悬浮在液体中，处于平衡状态，重力与浮力大小相等；
4. D向下运动，说明浮力小于重力，合力向下；
5. E沉底且底面不紧密接触，受到重力、浮力和支持力，重力等于浮力加支持力，故浮力小于重力。
【解析】
受力分析图如下（对应参考答案图示）：
A（漂浮）：受竖直向下的重力$G$和竖直向上的浮力$F_{浮}$，二力平衡，因此$\boldsymbol{F_{浮}=G}$；
B（上浮）：受竖直向下的重力$G$和竖直向上的浮力$F_{浮}$，物体向上运动，说明浮力大于重力，因此$\boldsymbol{F_{浮}＞G}$；
C（悬浮）：受竖直向下的重力$G$和竖直向上的浮力$F_{浮}$，二力平衡，因此$\boldsymbol{F_{浮}=G}$；
D（下沉）：受竖直向下的重力$G$和竖直向上的浮力$F_{浮}$，物体向下运动，说明浮力小于重力，因此$\boldsymbol{F_{浮}＜G}$；
E（沉底）：受竖直向下的重力$G$、竖直向上的浮力$F_{浮}$和容器底竖直向上的支持力$N$，由平衡条件可知$G=F_{浮}+N$，因此$\boldsymbol{F_{浮}＜G}$。
【答案】
受力分析图（如参考答案图示），各物体浮力与重力的大小关系：
A漂浮：$\boldsymbol{F_{浮}=G}$
B上浮：$\boldsymbol{F_{浮}＞G}$
C悬浮：$\boldsymbol{F_{浮}=G}$
D下沉：$\boldsymbol{F_{浮}＜G}$
E沉底：$\boldsymbol{F_{浮}＜G}$
【知识点】
物体浮沉条件；受力分析
【点评】
本题考查物体浮沉条件的应用与受力分析，需结合物体的运动状态或平衡状态判断浮力与重力的关系，注意沉底且底面不紧密接触的物体还会受到容器底的支持力，明确不同状态下力的大小关系是解题关键。
【难度系数】
0.7
2. 小红在思考物体浮沉条件时提出了自己的观点：“上浮物体所受的浮力一定大于下沉物体所受的浮力。”请你设计实验证明她的观点是错的，并将实验现象记录在下方。
答案
2. 将一个小木块和一个大石块浸没于水中，根据$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}$，$ρ_{水}$、$g$均相同，由于二者均浸没，故$V_{排}=V_{物}$，木块体积小故浸没时排开液体体积也小，因此木块所受浮力也小，但松手后发现，受浮力小的木块上升，而受浮力大的石块反而沉底，与小红的观点矛盾，故小红的观点是错的。（答案不唯一，合理即可）
解析
【分析】
要证明小红的观点错误，关键是找到“上浮物体所受浮力小于下沉物体所受浮力”的反例。根据阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{液}gV_{排}$，在同种液体中（$ρ_{液}$、$g$相同），浮力大小由排开液体的体积决定。因此可选择体积较小、密度小于水会上浮的物体，和体积较大、密度大于水会下沉的物体，将两者浸没在水中时，大物体排开液体体积大、浮力更大却下沉，小物体排开体积小、浮力更小却上浮，以此与小红的观点形成矛盾，证明其观点错误。
【解析】
1. 实验器材：体积较小的木块、体积较大的石块、水槽、足量的水。
2. 实验操作：将木块和石块同时浸没在水槽的水中，随后同时松手，观察物体的运动状态。
3. 现象分析：根据$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}$，$ρ_{水}$、$g$均相同，二者浸没时$V_{排}=V_{物}$，木块体积小则$V_{排}$小，所以木块所受浮力小于石块所受浮力。但松手后，木块上浮，石块下沉，该现象与小红“上浮物体所受浮力一定大于下沉物体所受浮力”的观点矛盾，故小红的观点错误。
【答案】
取体积较小的木块和体积较大的石块，将二者同时浸没于水中后松手；观察到木块上浮、石块下沉，结合$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}$可知，木块所受浮力小于石块所受浮力，该现象证明小红的观点错误。（答案不唯一，合理即可）
【知识点】
1. 物体浮沉条件
2. 阿基米德原理
【点评】
本题通过设计反例实验反驳错误观点，核心是利用阿基米德原理分析浮力大小，结合物体浮沉条件判断运动状态，引导学生明确物体浮沉由浮力与重力的大小关系决定，而非单纯由浮力大小决定，培养了学生的科学探究与逻辑思维能力。
【难度系数】
0.6
要证明小红的观点错误，关键是找到“上浮物体所受浮力小于下沉物体所受浮力”的反例。根据阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{液}gV_{排}$，在同种液体中（$ρ_{液}$、$g$相同），浮力大小由排开液体的体积决定。因此可选择体积较小、密度小于水会上浮的物体，和体积较大、密度大于水会下沉的物体，将两者浸没在水中时，大物体排开液体体积大、浮力更大却下沉，小物体排开体积小、浮力更小却上浮，以此与小红的观点形成矛盾，证明其观点错误。
【解析】
1. 实验器材：体积较小的木块、体积较大的石块、水槽、足量的水。
2. 实验操作：将木块和石块同时浸没在水槽的水中，随后同时松手，观察物体的运动状态。
3. 现象分析：根据$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}$，$ρ_{水}$、$g$均相同，二者浸没时$V_{排}=V_{物}$，木块体积小则$V_{排}$小，所以木块所受浮力小于石块所受浮力。但松手后，木块上浮，石块下沉，该现象与小红“上浮物体所受浮力一定大于下沉物体所受浮力”的观点矛盾，故小红的观点错误。
【答案】
取体积较小的木块和体积较大的石块，将二者同时浸没于水中后松手；观察到木块上浮、石块下沉，结合$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}$可知，木块所受浮力小于石块所受浮力，该现象证明小红的观点错误。（答案不唯一，合理即可）
【知识点】
1. 物体浮沉条件
2. 阿基米德原理
【点评】
本题通过设计反例实验反驳错误观点，核心是利用阿基米德原理分析浮力大小，结合物体浮沉条件判断运动状态，引导学生明确物体浮沉由浮力与重力的大小关系决定，而非单纯由浮力大小决定，培养了学生的科学探究与逻辑思维能力。
【难度系数】
0.6
