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9.4 物体的浮与沉
一、课程导入：物体浮沉的 “选择” 现象
（一）情境体验与提问
实物互动与现象观察：在讲台上完成三组实验 ——①将木块、乒乓球、铁块分别放入盛水的烧杯中，观察到木块、乒乓球漂浮，铁块下沉；②向水中加盐，逐渐增大盐水密度，观察到原本下沉的鸡蛋逐渐上浮；③用针将乒乓球按入水中，松手后乒乓球迅速上浮。邀请学生描述现象，并思考：“同学们，为什么有的物体能浮在水面，有的会下沉？为什么加盐后鸡蛋能上浮？物体的浮与沉到底由什么因素决定？”
知识衔接：回顾上一节阿基米德原理（\(F_{ }=\rho_{ }V_{ }g\)）和二力平衡知识，提问：“物体在液体中受到重力和浮力两个力，这两个力的大小关系是否会影响物体的浮沉？今天我们就来探究物体浮与沉的条件。”
导入目标：通过物体浮沉的差异现象，引发学生对 “浮沉条件” 的思考，明确本节课核心 —— 探究物体浮与沉的判断依据（重力与浮力的关系、物体密度与液体密度的关系），理解浮沉条件的应用，建立 “二力平衡与浮力结合” 的分析思维。
二、知识点 1：物体浮与沉的判断依据（从力的关系分析）
物体在液体中始终受到两个力的作用：竖直向下的重力（\(G_{ }\)）和竖直向上的浮力（\(F_{ }\)），物体的浮沉状态由这两个力的大小关系决定，可分为四种情况：
（一）情况 1：\(F_{ } > G_{ }\)—— 物体上浮
运动状态：物体从静止开始向上运动，随着上浮过程，物体排开液体的体积逐渐减小（部分露出液面），根据阿基米德原理，浮力\(F_{ }\)逐渐减小；
最终状态：当\(F_{ }\)减小到与\(G_{ }\)相等时（\(F_{ }=G_{ }\)），物体停止上浮，最终漂浮在液体表面（此时物体部分浸没，\(V_{ }实例：将乒乓球按入水中后松手，乒乓球上浮，最终漂浮；向盐水中加盐，鸡蛋上浮，最终漂浮。
（二）情况 2：\(F_{ } = G_{ }\)—— 物体悬浮
运动状态：物体可以停留在液体中的任意深度，既不上浮也不下沉，运动状态保持不变（匀速直线运动或静止）；
关键条件：物体完全浸没在液体中（\(V_{ }=V_{ }\)），且浮力与重力大小相等，满足二力平衡；
实例：某些鱼类通过调节鱼鳔内的气体体积，改变自身排开液体的体积，使浮力等于重力，实现悬浮在水中任意位置。
（三）情况 3：\(F_{ } < G_{ }\)—— 物体下沉
运动状态：物体从静止开始向下运动，若容器足够深，物体最终会沉到容器底部，受到容器底部的支持力（\(F_{ }\)）；
最终状态：沉底后，物体受三个力平衡（\(G_{ }=F_{ }+F_{ }\)），此时浮力仍小于重力，但运动状态不变；
实例：铁块放入水中后下沉，最终沉在烧杯底部；未加盐的清水中，鸡蛋下沉。
（四）情况 4：\(F_{ } = G_{ }\)（完全浸没）—— 物体悬浮与漂浮的区别
悬浮：物体完全浸没（\(V_{ }=V_{ }\)），浮力等于重力；
漂浮：物体部分浸没（\(V_{ }本质区别：排开液体的体积不同，悬浮时\(V_{ }\)等于物体体积，漂浮时\(V_{ }\)小于物体体积。
三、知识点 2：物体浮与沉的另一种判断依据（从密度关系分析）
结合阿基米德原理（\(F_{ }=\rho_{ }V_{ }g\)）和重力公式（\(G_{ }=\rho_{ }V_{ }g\)），可通过物体密度与液体密度的关系判断浮沉，仅适用于 “实心物体”（空心物体需考虑平均密度）。
（一）推导过程
当物体完全浸没时（\(V_{ }=V_{ }\)）：
若\(F_{ } > G_{ }\)，则\(\rho_{ }V_{ }g > \rho_{ }V_{ }g\)，化简得\(\rho_{ } > \rho_{ }\)，物体上浮；
若\(F_{ } = G_{ }\)，则\(\rho_{ }V_{ }g = \rho_{ }V_{ }g\)，化简得\(\rho_{ } = \rho_{ }\)，物体悬浮；
若\(F_{ } < G_{ }\)，则\(\rho_{ }V_{ }g < \rho_{ }V_{ }g\)，化简得\(\rho_{ } < \rho_{ }\)，物体下沉。
当物体漂浮时（\(V_{ }因\(F_{ }=G_{ }\)，即\(\rho_{ }V_{ }g = \rho_{ }V_{ }g\)，且\(V_{ } \rho_{ }\)（漂浮的物体密度一定小于液体密度）。
（二）密度关系总结（实心物体）
物体密度与液体密度的关系
物体浮沉状态
\(\rho_{ } < \rho_{ }\)
上浮，最终漂浮
\(\rho_{ } = \rho_{ }\)
悬浮
\(\rho_{ } > \rho_{ }\)
下沉，最终沉底
（三）实例验证
木块（\(\rho_{ ¨} 0.6 10 kg/m \)）< 水（\(\rho_{ ° }=1 10 kg/m \)），故木块漂浮；
铁块（\(\rho_{é }=7.9 10 kg/m \)）> 水，故铁块下沉；
某些合金（如密度等于水的合金）放入水中，会悬浮在水中任意深度。
四、知识点 3：控制物体浮与沉的方法（改变浮沉状态）
根据浮沉条件，可通过改变 “浮力” 或 “重力” 来控制物体的浮沉状态，常见方法有三种：
（一）方法 1：改变液体密度（改变浮力）
原理：根据\(F_{ }=\rho_{ }V_{ }g\)，\(V_{ }\)不变时，增大\(\rho_{ }\)可增大浮力，使原本下沉的物体上浮；减小\(\rho_{ }\)可减小浮力，使原本漂浮的物体下沉；
实例：
向清水中加盐，增大盐水密度，鸡蛋所受浮力增大，从下沉变为上浮；
死海的海水密度远大于普通海水（\(\rho_{ ·} 1.2 10 kg/m \)），人在死海中受到的浮力大于重力，能轻松漂浮在水面，甚至可以躺在水面看书。
（二）方法 2：改变物体排开液体的体积（改变浮力）
原理：根据\(F_{ }=\rho_{ }V_{ }g\)，\(\rho_{ }\)不变时，增大\(V_{ }\)可增大浮力，减小\(V_{ }\)可减小浮力；
实例：
潜水艇的上浮与下潜：潜水艇两侧有 “水舱”，向水舱中充水时，潜水艇自身重力增大，但排开海水的体积不变（浮力不变），当重力大于浮力时，潜水艇下潜；排出水舱中的水时，重力减小，当重力小于浮力时，潜水艇上浮；
热气球的升空与降落：热气球的气囊内充有热空气（密度小于外界空气密度），加热气囊内的空气，空气受热膨胀，密度减小，热气球排开空气的体积增大（浮力增大），当浮力大于热气球总重力时，热气球升空；停止加热，空气冷却，密度增大，浮力减小，当浮力小于重力时，热气球降落。
（三）方法 3：改变物体自身重力（改变重力）
原理：\(F_{ }\)不变时，增大重力可使物体从漂浮变为下沉，减小重力可使物体从下沉变为上浮；
实例：
向漂浮的木块上添加砝码，增大木块总重力，当重力大于浮力时，木块下沉；
氢气球放飞后，氢气密度小于空气密度，浮力大于重力，氢气球上升；若氢气球漏气，氢气减少，总重力增大，当重力大于浮力时，氢气球下降。
五、知识点 4：浮沉条件的生活与科技应用
（一）生活中的应用
轮船：
原理：轮船的船体做成 “空心” 结构，增大了排开海水的体积（\(V_{ }\)），根据阿基米德原理，浮力大幅增大，使轮船（钢铁制成，\(\rho_{é }>\rho_{ ° }\)）能漂浮在水面；
排水量：轮船的 “排水量” 指轮船满载时排开液体的质量，根据\(G_{ }=m_{ }g\)，排水量越大，轮船受到的浮力越大，能承载的货物越多。
密度计：
原理：密度计是测量液体密度的工具，其重力固定不变，漂浮在不同液体中时，浮力始终等于重力（\(F_{ }=G_{è }\)）；根据\(F_{ }=\rho_{ }V_{ }g\)，液体密度越大，密度计排开液体的体积越小，露出液面的部分越多；
读数：密度计的刻度上小下大（液体密度越小，排开体积越大，刻度位置越低），通过观察密度计露出液面的刻度，可直接读出液体的密度。
（二）科技中的应用
潜水艇：
核心技术：通过水舱充排水改变自身重力，实现下潜、悬浮和上浮，广泛应用于海洋探测、军事等领域；
悬浮控制：当潜水艇水舱中充入适量水时，重力等于浮力，潜水艇可悬浮在水中任意深度，便于执行探测任务。
打捞沉船：
方法：向沉船周围捆绑 “浮筒”，浮筒内充满空气（密度小），增大沉船整体排开水的体积，使总浮力大于总重力，沉船从海底上浮；
实例：打捞 “泰坦尼克号” 残骸时，就曾使用类似的浮筒技术，通过增大浮力将沉船残骸抬升。
六、知识点 5：常见误区与纠正
（一）常见误区
误区 1：“密度大的物体一定下沉，密度小的物体一定漂浮”—— 忽略了物体的形状（空心或实心），如钢铁制成的轮船（密度大），因空心结构增大排开体积，仍能漂浮；
误区 2：“物体漂浮时，浮力大于重力”—— 错误，漂浮时物体处于平衡状态，浮力等于重力（\(F_{ }=G_{ }\)），上浮过程中浮力才大于重力；
误区 3：“潜水艇下潜时，浮力减小”—— 潜水艇下潜时，排开海水的体积不变（船体体积不变），液体密度不变，浮力不变，下潜是因为重力增大（水舱充水）；
误区 4：“悬浮的物体只能停留在液体中间，不能停留在其他深度”—— 悬浮时浮力等于重力，物体可停留在液体任意深度（匀速运动或静止），并非只能在中间。
（二）纠正方法
实例对比：用 “实心铁块下沉” 与 “钢铁轮船漂浮” 对比，说明形状（空心）对浮沉的影响；用 “上浮过程” 与 “漂浮状态” 对比，说明浮力与重力的关系差异；
原理拆解：分析潜水艇时，结合\(F_{ }=\rho_{ }V_{ }g\)，强调 “\(V_{ }\)不变，浮力不变”，下潜的关键是重力变化；
实验验证：用注射器向水中注入密度与水相近的液体（如酒精和水的混合液），观察混合液滴在水中悬浮，可停留在任意深度，纠正 “只能在中间” 的误区。
七、课堂小结
力的关系判断浮沉：\(F_{ }>G_{ }\)上浮（最终漂浮），\(F_{ }=G_{ }\)悬浮或漂浮，\(F_{ }密度关系判断浮沉：实心物体\(\rho_{ }<\rho_{ }\)漂浮，\(\rho_{ }=\rho_{ }\)悬浮，\(\rho_{ }>\rho_{ }\)下沉；
控制浮沉的方法：改变液体密度、改变排开体积、改变自身重力；
应用实例：轮船（空心增大排开体积）、潜水艇（充排水改变重力）、密度计（漂浮时浮力等于重力）。
八、课堂练习
（一）基础题
一个实心物体放入某种液体中，物体静止时漂浮在液面，下列说法正确的是（ ）
A. 物体的密度大于液体的密度
B. 物体的重力大于受到的浮力
C. 物体的重力等于受到的浮力
D. 物体排开液体的体积等于物体的体积
（答案：C，解析：漂浮时\(F_{ }=G_{ }\)，\(\rho_{ }<\rho_{ }\)，\(V_{ }潜水艇在水中下潜时，若不考虑水的密度变化，下列说法正确的是（ ）
A. 潜水艇的浮力增大
B. 潜水艇的重力增大
C. 潜水艇排开水的体积减小
D. 潜水艇的重力减小
（答案：B，解析：潜水艇下潜时，\(V_{ }\)不变，浮力不变，向水舱充水使重力增大，B 正确）
（二）提升题
为什么用钢铁制成的轮船能漂浮在海面上，而同样是钢铁制成的铁钉却会沉入海底？请结合浮沉条件解释。
（答案：①铁钉是实心的，钢铁的密度（\(7.9 10 kg/m \)）远大于海水的密度（\(1.03 10 kg/m \)），根据密度关系，\(\rho_{ }>\rho_{ }\)，铁钉所受浮力小于重力，因此下沉；②轮船的船体做成空心结构，大幅增大了排开海水的体积（\(V_{ }\)），根据阿基米德原理，\(F_{ }=\rho_{ }V_{ }g\)，浮力显著增大，当浮力等于轮船的总重力时，轮船就能漂浮在海面上）
向一个盛有清水的烧杯中放入一个鸡蛋，鸡蛋下沉；逐渐向水中加盐并搅拌，鸡蛋逐渐上浮，最终漂浮。请分析整个过程中鸡蛋所受浮力的变化，并说明原因。
（答案：①鸡蛋下沉阶段：鸡蛋完全浸没在水中（\(V_{ }=V_{ }\)），加盐前，\(F_{ }G_{ }\)），鸡蛋开始上浮；③鸡蛋漂浮阶段：鸡蛋上浮过程中，部分露出液面，\(V_{ }\)逐渐减小，浮力逐渐减小，当浮力减小到等于重力（\(F_{ }=G_{ }\)）时，鸡蛋停止上浮，最终漂浮）
九、课后作业
实践作业：
家庭小实验：①用透明杯子、清水、食盐、鸡蛋，重复 “加盐使鸡蛋上浮” 的实验，记录加盐的量与鸡蛋浮沉状态的关系，绘制 “加盐量 - 浮沉状态” 表格
沪科版2024版物理八年级全册
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
9.4 物体的浮与沉
第九章 浮力
a
i
T
u
j
m
i
a
N
g
观察物体的浮沉：
上浮：
加速向上
（浸没）
漂浮：
只静止在液面上。
悬浮：
可静止在液体内部任何深度处
下沉：
加速向下
（浸没）
上浮
上浮：
加速向上
（浸没）
浮力：
物重：
浸没时，
上浮时，
所以，
漂浮
漂浮：
只静止在液面上。
浮力：
物重：
漂浮时，
所以，
悬浮
悬浮：
可静止在液体内部任何深度处
浮力：
物重：
悬浮时，
所以，
下沉
下沉：
加速向下
（浸没）
浮力：
物重：
下沉时，
所以，
浮力：
物重：
上浮：
漂浮：
悬浮：
下沉：
(1)向水中加盐，并搅拌，鸡蛋在浮出液面前，V排______， F浮_____，G蛋_____；加盐的整个过程中，鸡蛋由______变为_____变为______直至_______；
不变
增大
不变
沉底
悬浮
上浮
漂浮
(2)向浓盐水中加清水，并搅拌，鸡蛋在浸没液体前，V排______， F浮_____，G蛋_____；在鸡蛋浸没液体的过程中，V排______， F浮_____，G蛋_____； 加清水的整个过程中，鸡蛋由______变为_____变为_______直至______；
变大
不变
不变
不变
变小
不变
漂浮
悬浮
下沉
沉底
　　殷商之前，我国古代人民对浮力就有深入的观察，到殷商时已由制独木船发展到用木板组成大的船体，这是我国最早的木船。
芦湖独木舟
周朝以后不仅在小河上能架设浮桥，在黄河、长江这样的大河流上也多次架设过浮桥。　
浮桥
三国时期有“曹冲称象”。
以舟称物
（等效法）
_____随_____的变化而变化。
(1)原理：
漂浮条件
将钢铁做制成空心的轮船，可以排开更多的水，漂浮在水面上。
(2)排水量(m排)：
轮船满载时排开水的质量。
F浮= m排 g
∴ m船+m货= m排
而 F浮 = G船总
(1)原理：
漂浮条件
(3)载重线
(2)排水量(m排)：
轮船满载时排开水的质量。
(1)原理：
漂浮条件
宋庆历年间，因河水爆涨，桥被毁坏，数万斤的铁牛也被冲入河中，该桥毁后二十余年，真定县僧人怀丙提出打捞铁牛。
将一只质量为1.58×104kg的铁牛，从河底拉出来，至少要将多少立方米土石卸入河中？
（
不考虑铁牛陷入河泥）
“至少”指：
（1）铁牛所受支持力刚为零；
（2）铁牛和船组成的整体所受浮力不变
刚开始卸沙时拉力为零。
卸沙过程中：
卸沙过程中：
(1)原理：
漂浮条件
(2)密度计在任何液体中所受浮力都不变，改变的是排开液体的体积。
密度计在甲液体中漂浮：
密度计在乙液体中漂浮：
即，
当排开液体的体积：
所以，
密度计下方的刻度值较大。
(1)原理：
模拟潜水艇：用注射器向密封的瓶内打起，将瓶内的水排出，瓶向上浮起
靠改变自身重力上浮和下潜。
(2)浸没海水中时，浮力_____，改变浮沉水舱中的水重可改变潜艇______。
不变
自重
(1)原理：
靠改变自身重力上浮和下潜。
汉代曾发明过一种做军事信号用的灯笼，灯笼能腾空而起，飞向天空。
(1)原理：靠空气浮力升空
(2)内部充有____空气密度的气体。
气球
飞艇
气球（或飞艇）刚能升空时：
所以，
根据阿基米德原理：
所以，
小于
乙
沉底
甲
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
物体的浮沉条件
1.小华同学在实验室里探究物体的浮沉条件。他设法测得密
闭小瓶浸没在水中时所受浮力为 ，然后装入适量的细砂，
将总重为 的小瓶浸没在水中后放手，其运动状态如图a所
示；接着他两次调整瓶内细砂的质量，重复上述实验，分别
如图b和图c所示。请根据实验现象及相关条件，归纳得出初
步结论。
a
b
c
(1)实验中，调整瓶子内装有细砂的质量，实质是改变了瓶子
的______，比较图a、、 ，此时三种情况下小瓶受到的浮
力大小______(填“相等”或“不相等”)。
重力
相等
(2)由图a可知：浸没在液体中的物体受到的浮力______
(填“大于”“小于”或“等于”)重力时，物体最终处于______
(填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)状态。
等于
悬浮
(3)由图b可知：浮力______重力时物体将上浮，最终小瓶将
漂浮于水面上，此时浮力______重力。(均填“大于”“小于”或
“等于”)
大于
等于
(4)由图c可知：浮力______(填“大于”“小于”或“等于”)重力时
物体将下沉。
小于
物体的浮沉状态
2.“李子在水里下沉，瓜浮在水面”，从物理学的角度分析，
李子的密度______水的密度，水的密度______瓜的密度。
(均填“大于”“小于”或“等于”)
大于
大于
3.[2024·厦门期末] 如图所示，小明用手将重
、体积为 的苹果压入水中，
松手后苹果将______(填“上浮”“悬浮”或“下
沉”)，最后静止时，苹果受到的浮力大小是
_____。取
上浮
受力分析
4.[2024·泉州期中] 把重为 的物体缓慢放入装满水的溢
水杯中，当物体静止后，测得溢出的水重为 ，则此时物
体所处的状态及受到的浮力大小为( )
C
A.漂浮， B.悬浮，
C.沉底， D.沉底，
5.把质量相等的两块橡皮泥分别捏成实心
球状和碗状，轻轻放到水面，发现实心球
状橡皮泥沉到容器底部，碗状橡皮泥漂浮
在水面，如图所示，则它们所受浮力的大
小关系是( )
B
A. B. C. D.无法判断
2星题 情境应用
6.[2024·临沂期中] 鸡蛋放入水中沉入杯底；向杯中加盐，使
鸡蛋慢慢上浮直至漂浮在液面上。该过程中关于鸡蛋受到的
浮力大小，下列说法正确的是( )
C
A.始终保持不变 B.始终变大
C.先变大，后不变 D.先不变，后变大
7.[2024·三明期中] 甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而
材质不同的小球，把它们放入水中静止后的情况如图所示，
则下列说法正确的是( )
D
A.甲受到的浮力最大
B.甲的密度等于水的密度
C.丁受到的浮力最小
D.丁的密度最大
8.[2024·汕头一模] 在水平桌面上，甲、乙两个完全相同的烧
杯分别装有不同密度的盐水。把同一个土豆分别放入甲、乙
两杯盐水中，土豆静止时如图所示，且放入土豆后液面高度
相同。下列说法正确的是( )
C
A.甲杯盐水中的土豆受到的浮力大于重力
B.乙杯盐水中的土豆受到的浮力小于重力
C.土豆排开甲、乙两杯盐水的质量相等
D.甲杯盐水密度小于乙杯盐水密度
9.[2024·莆田期中改编] 如图所示，三个相同的水槽、、
都装满水放在水平桌面上，中悬浮塑料球， 中浮着会划
水的小玩具， 中浮着会划水的大玩具，三个水槽对桌面的
压力大小( )
A
A.相等 B.最大 C.最大 D. 最大
(第10题)
10.［立德树人·五育并举］小明洗碗时，
发现同一只碗可以漂浮在水面上，也可
以沉入水底，如图所示。下列说法正确
的是( )
C
A.碗能沉入水底是因为重力变大了
B.沉入水底的碗处于静止状态，因此浮力等于重力
C.碗沉底时所受的浮力小于它漂浮时所受的浮力
D.碗沉底时排开水的体积等于它漂浮时排开水的体积
浮沉条件及应用
物体的浮沉
浮沉条件
浮沉条件的应用
轮船和密度计
潜水艇
气球和飞艇
必做作业：从教材习题中选取；
选做作业：完成练习册本课时的习题.
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