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问题探究:把实心的松木球和铁球浸没在水中，放手后，木球会上浮，直至漂浮在水面，铁球会下沉至水底。那么，物体在液体或气体中的浮与沉取决于什么条件呢？
探究物体的浮沉条件
实验器材
带盖的玻璃瓶、盛水容器、水等
实验装置图
(甲) (乙) (丙)
续表
实验设计
在玻璃瓶中加不同质量的水改变玻璃瓶的
实验结论
浸没在液体中的物体，其浮沉主要取决于物体所受到的
(1)当浮力
(2)当浮力
(3)当浮力
[注意]上浮的最终状态是漂浮，下沉的最终状态是沉底。悬浮时物体可以停留在液体中的任何位置。
探究物体的浮沉条件
实验器材
带盖的玻璃瓶、盛水容器、水等
实验装置图
(甲) (乙) (丙)
续表
实验设计
在玻璃瓶中加不同质量的水改变玻璃瓶的
重力
，把玻璃瓶浸没在水中，玻璃瓶体积不变，受到的浮力不变
，观察玻璃瓶的浮沉情况实验结论
浸没在液体中的物体，其浮沉主要取决于物体所受到的
浮力
与重力
的大小。(1)当浮力
大于
重力时，物体上浮；(2)当浮力
小于
重力时，物体下沉；(3)当浮力
等于
重力时，物体处于悬浮状态[注意]上浮的最终状态是漂浮，下沉的最终状态是沉底。悬浮时物体可以停留在液体中的任何位置。
答案
实验设计第一空 重力
实验设计第二空 不变
实验结论第一空 浮力
实验结论第二空 重力
(1) 大于
(2) 小于
(3) 等于
实验设计第二空 不变
实验结论第一空 浮力
实验结论第二空 重力
(1) 大于
(2) 小于
(3) 等于
解析
【分析】
要解决本题，需结合实验设计逻辑和物体浮沉条件的知识思考：首先，实验中向玻璃瓶加不同质量的水，会改变玻璃瓶的总质量，进而改变其重力；玻璃瓶浸没在水中时，排开水的体积等于自身容积，根据阿基米德原理，浮力大小由液体密度和排开体积决定，因此浮力不变。实验结论部分，物体浮沉由浸没时的浮力与重力的大小关系决定，再对应上浮、下沉、悬浮的条件即可得出答案。
【解析】
1. 实验设计：向玻璃瓶中加不同质量的水，改变的是玻璃瓶的总重力；玻璃瓶浸没在水中时，排开水的体积等于玻璃瓶的体积，水的密度不变，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，可知受到的浮力不变。
2. 实验结论：浸没在液体中的物体，浮沉取决于浮力与重力的大小关系：
(1) 当浮力大于重力时，物体上浮；
(2) 当浮力小于重力时，物体下沉；
(3) 当浮力等于重力时，物体处于悬浮状态。
【答案】
实验设计第一空：重力；实验设计第二空：不变；实验结论第一空：浮力；实验结论第二空：重力；(1) 大于；(2) 小于；(3) 等于
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题通过实验探究物体的浮沉条件，属于初中物理力学的基础概念题，重点考查实验设计逻辑和浮沉条件的理解，难度较低，是核心基础知识点的常规考查。
【难度系数】
0.7
要解决本题，需结合实验设计逻辑和物体浮沉条件的知识思考：首先，实验中向玻璃瓶加不同质量的水，会改变玻璃瓶的总质量，进而改变其重力；玻璃瓶浸没在水中时，排开水的体积等于自身容积，根据阿基米德原理，浮力大小由液体密度和排开体积决定，因此浮力不变。实验结论部分，物体浮沉由浸没时的浮力与重力的大小关系决定，再对应上浮、下沉、悬浮的条件即可得出答案。
【解析】
1. 实验设计：向玻璃瓶中加不同质量的水，改变的是玻璃瓶的总重力；玻璃瓶浸没在水中时，排开水的体积等于玻璃瓶的体积，水的密度不变，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，可知受到的浮力不变。
2. 实验结论：浸没在液体中的物体，浮沉取决于浮力与重力的大小关系：
(1) 当浮力大于重力时，物体上浮；
(2) 当浮力小于重力时，物体下沉；
(3) 当浮力等于重力时，物体处于悬浮状态。
【答案】
实验设计第一空：重力；实验设计第二空：不变；实验结论第一空：浮力；实验结论第二空：重力；(1) 大于；(2) 小于；(3) 等于
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题通过实验探究物体的浮沉条件，属于初中物理力学的基础概念题，重点考查实验设计逻辑和浮沉条件的理解，难度较低，是核心基础知识点的常规考查。
【难度系数】
0.7
[典例]甲、乙、丙三个小球的质量$m$和体积$V$如表所示。将它们浸没在水中释放，稳定后，三个小球所受的浮力分别为$F_甲$、$F_乙$和$F_丙$($g$取10 N/kg)。下列判断正确的是 (
A.$F_甲＞F_乙＞F_丙$
B.$F_乙＞F_甲＞F_丙$
C.$F_丙＞F_乙＞F_甲$
D.$F_甲＞F_丙＞F_乙$
B
)A.$F_甲＞F_乙＞F_丙$
B.$F_乙＞F_甲＞F_丙$
C.$F_丙＞F_乙＞F_甲$
D.$F_甲＞F_丙＞F_乙$
答案
B
解析
【分析】要解决此题，需先根据密度公式计算三个小球的密度，与水的密度比较判断稳定后的浮沉状态，再根据浮沉条件或阿基米德原理计算各小球所受浮力，最后比较浮力大小。步骤为：1. 计算甲、乙、丙的密度；2. 对比水的密度，确定每个小球的浮沉状态（漂浮、悬浮、沉底）；3. 针对不同状态，选择对应方法计算浮力（漂浮时浮力等于重力，沉底时浮力等于$\rho_{水}gV_{排}$，$V_{排}$等于自身体积）；4. 比较三个浮力的大小，得出答案。
【解析】1. 计算各小球密度：
$\rho_{甲}=\frac{m_{甲}}{V_{甲}}=\frac{30g}{60cm^3}=0.5g/cm^3 ＜ \rho_{水}(1g/cm^3)$，故甲球稳定后漂浮，浮力等于重力：
$F_{甲}=G_{甲}=m_{甲}g=0.03kg×10N/kg=0.3N$；
$\rho_{乙}=\frac{m_{乙}}{V_{乙}}=\frac{40g}{50cm^3}=0.8g/cm^3 ＜ \rho_{水}$，故乙球稳定后漂浮，浮力等于重力：
$F_{乙}=G_{乙}=m_{乙}g=0.04kg×10N/kg=0.4N$；
$\rho_{丙}=\frac{m_{丙}}{V_{丙}}=\frac{54g}{20cm^3}=2.7g/cm^3 ＞ \rho_{水}$，故丙球稳定后沉底，排开水的体积等于自身体积，根据阿基米德原理：
$F_{丙}=\rho_{水}gV_{丙}=1×10^3kg/m^3×10N/kg×20×10^{-6}m^3=0.2N$；
2. 比较浮力大小：$F_{乙}(0.4N) ＞ F_{甲}(0.3N) ＞ F_{丙}(0.2N)$，故答案为B。
【答案】B
【知识点】密度计算、物体浮沉条件、浮力计算
【点评】本题结合密度、浮沉条件和浮力计算，考查学生对力学核心知识点的应用能力，关键是先判断浮沉状态，再选择正确的浮力计算方法，属于中等难度的力学综合题。
【难度系数】0.5
【解析】1. 计算各小球密度：
$\rho_{甲}=\frac{m_{甲}}{V_{甲}}=\frac{30g}{60cm^3}=0.5g/cm^3 ＜ \rho_{水}(1g/cm^3)$，故甲球稳定后漂浮，浮力等于重力：
$F_{甲}=G_{甲}=m_{甲}g=0.03kg×10N/kg=0.3N$；
$\rho_{乙}=\frac{m_{乙}}{V_{乙}}=\frac{40g}{50cm^3}=0.8g/cm^3 ＜ \rho_{水}$，故乙球稳定后漂浮，浮力等于重力：
$F_{乙}=G_{乙}=m_{乙}g=0.04kg×10N/kg=0.4N$；
$\rho_{丙}=\frac{m_{丙}}{V_{丙}}=\frac{54g}{20cm^3}=2.7g/cm^3 ＞ \rho_{水}$，故丙球稳定后沉底，排开水的体积等于自身体积，根据阿基米德原理：
$F_{丙}=\rho_{水}gV_{丙}=1×10^3kg/m^3×10N/kg×20×10^{-6}m^3=0.2N$；
2. 比较浮力大小：$F_{乙}(0.4N) ＞ F_{甲}(0.3N) ＞ F_{丙}(0.2N)$，故答案为B。
【答案】B
【知识点】密度计算、物体浮沉条件、浮力计算
【点评】本题结合密度、浮沉条件和浮力计算，考查学生对力学核心知识点的应用能力，关键是先判断浮沉状态，再选择正确的浮力计算方法，属于中等难度的力学综合题。
【难度系数】0.5
[变式]在装满水的容器中，放入一个质量为30 g的实心物块，从容器中溢出20 g水，g取10 N/kg，则该物块在水中的浮沉情况和该物块所受的浮力分别是（
A.下沉 $F_{浮}=0.3\ \mathrm{N}$
B.下沉 $F_{浮}=0.2\ \mathrm{N}$
C.漂浮 $F_{浮}=0.3\ \mathrm{N}$
D.漂浮 $F_{浮}=0.2\ \mathrm{N}$
B
）A.下沉 $F_{浮}=0.3\ \mathrm{N}$
B.下沉 $F_{浮}=0.2\ \mathrm{N}$
C.漂浮 $F_{浮}=0.3\ \mathrm{N}$
D.漂浮 $F_{浮}=0.2\ \mathrm{N}$
答案
B
解析
【分析】
要解决该问题，需分两步推导：第一步，根据阿基米德原理计算物块受到的浮力，浮力等于排开液体的重力，因此先算出溢出的水的重力；第二步，计算物块自身的重力，再通过比较物块重力与浮力的大小，结合浮沉条件判断物块的浮沉情况，最终匹配对应选项。
【解析】
1. 计算物块所受浮力：根据阿基米德原理，浸在液体中的物体受到的浮力等于排开液体的重力，即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$。已知溢出的水的质量$m_{排}=20\ \mathrm{g}=0.02\ \mathrm{kg}$，$g=10\ \mathrm{N/kg}$，代入得：$F_{浮}=0.02\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=0.2\ \mathrm{N}$。
2. 计算物块的重力：物块质量$m_{物}=30\ \mathrm{g}=0.03\ \mathrm{kg}$，则物块重力$G_{物}=m_{物}g=0.03\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=0.3\ \mathrm{N}$。
3. 判断浮沉情况：比较物块重力与浮力，$G_{物}=0.3\ \mathrm{N} ＞ F_{浮}=0.2\ \mathrm{N}$，根据浮沉条件，当物体重力大于浮力时，物体下沉，因此物块在水中下沉，浮力为0.2N，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题是阿基米德原理与物体浮沉条件的基础应用题，核心考查对“浮力等于排开液体重力”“重力与浮力的大小关系决定浮沉”两个基础概念的应用，计算过程简单，属于对核心知识点的直接考察。
【难度系数】
0.8
要解决该问题，需分两步推导：第一步，根据阿基米德原理计算物块受到的浮力，浮力等于排开液体的重力，因此先算出溢出的水的重力；第二步，计算物块自身的重力，再通过比较物块重力与浮力的大小，结合浮沉条件判断物块的浮沉情况，最终匹配对应选项。
【解析】
1. 计算物块所受浮力：根据阿基米德原理，浸在液体中的物体受到的浮力等于排开液体的重力，即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$。已知溢出的水的质量$m_{排}=20\ \mathrm{g}=0.02\ \mathrm{kg}$，$g=10\ \mathrm{N/kg}$，代入得：$F_{浮}=0.02\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=0.2\ \mathrm{N}$。
2. 计算物块的重力：物块质量$m_{物}=30\ \mathrm{g}=0.03\ \mathrm{kg}$，则物块重力$G_{物}=m_{物}g=0.03\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=0.3\ \mathrm{N}$。
3. 判断浮沉情况：比较物块重力与浮力，$G_{物}=0.3\ \mathrm{N} ＞ F_{浮}=0.2\ \mathrm{N}$，根据浮沉条件，当物体重力大于浮力时，物体下沉，因此物块在水中下沉，浮力为0.2N，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题是阿基米德原理与物体浮沉条件的基础应用题，核心考查对“浮力等于排开液体重力”“重力与浮力的大小关系决定浮沉”两个基础概念的应用，计算过程简单，属于对核心知识点的直接考察。
【难度系数】
0.8
