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第十章 浮力
第3节 物体的浮沉条件及应用
八年级物理下册 人教版
第3节 物体的浮沉条件及应用
第3节
物体的浮沉条件及应用
物体的浮沉条件
浮力的应用
①能根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件，并能通过改变物体所受的重力或浮力的大小，使物体在液体或气体中都处于不同的浮沉状态。
②运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象，认识浮力知识在生产、生活中的应用价值。
第3节 物体的浮沉条件及应用
课堂引入
今天我们就来一起学习有关知识。
第3节物体的浮沉条件及应用
课堂影院：请同学们欣赏——《 泰坦尼克号》片段
①这么大的轮船它是怎么漂浮在海面上的呢？
②撞击冰山后，为什么又沉入海底呢？
③物体漂浮和下沉有什么条件？
物体的浮沉条件
物体在液体静止时的三种状态：漂浮、悬浮、沉底
一、物体的浮沉条件
漂浮
悬浮
沉底
潜水艇悬浮
在海水中
石块在
水中沉底
视频欣赏——《物体在液体中的三种状态》
物体在液体中，为什么有的漂浮、有的悬浮、有的沉底呢？
一、物体的浮沉条件
一、物体的浮沉条件
从物体的受力情况分析判断物体的浮沉：
以浸在水中的鸡蛋为例分析：
鸡蛋刚浸入水中时，受到重力G与浮力F浮两个力的作用。
物体的浮沉就取决于重力G与浮力F浮两个力的大小。
F浮
G
①若浮力F浮大于重力G，则鸡蛋会上浮
漂浮时：根据二力平衡条件可知：F浮=G
一、物体的浮沉条件
F浮
G
F浮
G
向上运动
F浮＞G
最终静止在水面上，叫漂浮。
一、物体的浮沉条件
②若浮力F浮等于重力G，则会悬浮，静止在水中。
悬浮时：F浮=G
F浮
G
F浮=G
悬浮
③若浮力F浮小于重力G，则物体会下沉，最终静止在底部。
静止底部时：F浮=G-F支
一、物体的浮沉条件
F支
F浮
G
F浮
G
F浮＜G
向下运动
静止底部时，受到三个力的作用：
重力G、浮力F浮、
支持力F支。
一、物体的浮沉条件
比较物体密度ρ物与液体密度ρ液的大小关系判断物体的浮沉
①当物体浸没在水中时，受到重力G与浮力F浮两个力的作用。
F浮
G
F浮＝ρ液gV排
浮力的大小：
G=m物g＝ρ物gV物
重力的大小：
V排=V物
浸没在水中时：
②根据浮力和重力关系推导
若F浮＞G ρ液gV排＞ρ物gV物 则 ρ液＞ρ物 物体上浮
若F浮=G ρ液gV排 = ρ物gV物 则 ρ液=ρ物 物体悬浮
若F浮＜G ρ液gV排 < ρ物gV物 则 ρ液＜ρ物 物体下沉
一、物体的浮沉条件
F浮＝ρ液gV排
浮力的大小：
G=m物g＝ρ物gV物
重力的大小：
V排=V物
浸没在水中时：
F浮
G
一、物体的浮沉条件
③根据物体密度与液体密度的关系判断物体的浮沉
冰漂浮在水面
石块沉底
①漂浮: ρ冰＜ρ水
②悬浮: ρ鸡蛋=ρ液体
②沉底: ρ石块＞ρ水
悬浮
若F浮＞G，则上浮
若ρ液＞ρ物，则上浮
若F浮=G， 则悬浮
若F浮若ρ液=ρ物， 则悬浮
若ρ液<ρ物， 则下沉
一、物体的浮沉条件
④总结
判断物体浮沉
的两种方法
比较浮力和
重力的大小
比较物体密度和液体密度
一、物体的浮沉条件
视频讲解——《用阿基米德原理推导物体的浮沉条件》
浮力的应用
二
二、浮力的应用
中国古代就将浮力用于生产、生活中。从独木舟到郑和出使西洋用的大型“宝船”船队，从孔明灯到浮船打捞技术，从盐水选种到密度计，都体现出中华民族的智慧。
郑和下西洋600
周年纪念邮票
小船
中国首艘豪华游轮
——“招商伊敦”号
二、浮力的应用
轮船是用钢铁制造的，钢铁的密度远大于水，钢铁在水中是下沉的，但是用钢铁制成的轮船为什么能漂浮在海面上呢？
下面我们一起学习轮船漂浮的知识。
橡皮泥的密度比水大，它在水中会下沉，根据阿基米德原理，怎样把橡皮泥做成一条小船，使它能漂浮在水面，并能承载重物
二、浮力的应用
视频演示——《能承载重物的橡皮泥船》
把橡皮泥捏成瓢状放在水里，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。
二、浮力的应用
①轮船的漂浮原理
把轮船做成“空心”体后放在水里，虽然它所受的重力没有改变，但是排开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。
轮船的排水量：轮船装满货物时排开水的质量，等于轮船和货物的总质量。
②轮船的排水量——表示轮船的大小
m排= m船+ m物
二、浮力的应用
舷号17的国产第一艘航空母舰“山东舰”，满载排水量为6.5万吨。
表示航空母舰满载时，航空母舰的质量和全部其他舰载物体（例如舰载机、武器、弹药、物资等等）的质量之和是6.5万吨。
因为轮船漂浮，所以浮力与轮船总重力是一对平衡力： F浮=G物船
根据阿基米德原理，浮力等于排开水的重力： F浮=G排水
所以轮船总的重力等于排开水的重力： G物船 =G排水 m物船 =m排水
即轮船总的质量等于排开水的质量。
③推导：轮船总的质量等于排开水的质量
二、浮力的应用
例题1：有一艘轮船，它的排水量是104t，在密度是1.0×103kg/m3的河水中航行，它满载时排开水的体积是多大？如果该轮船从长江驶入大海（海水密度为1.03×103kg/m3 ）中航行，它排开海水的体积是多大？它从江河驶入海中是上浮一些还是下沉一些？
①满载时排开水的质量是 m=104t= 107kg
排开水的体积
②轮船从长江到大海都是漂浮，根据二力平衡条件可知：浮力等于船与货物的总重力， F浮=G船+G物，是不变的；
根据阿基米德原理：F浮=ρ液gV排 ，浮力不变，海水的密度大，因此轮船排开海水的体积小，所以从江河驶入海中是上浮一些。
二、浮力的应用
①潜水艇的沉浮靠改变自身重力实现的。
只要潜水艇浸没在水里，所受浮力基本不变，所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。
潜水艇能潜入水下航行，进行侦查和袭击，是一种很重要的军用舰艇。
二、浮力的应用
②潜水艇的浮沉原理
下潜时，在两侧的水舱内充入水，艇重增大，重力大于浮力，潜艇就会下沉。
上浮时，用压缩气体将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，重力小于浮力，潜艇就会上浮。
当水舱中充入适量的水时，浮力与重力相等，潜艇就能悬浮在水中任何深度。
潜入水中
若G＞F浮，则下潜
若G＜F浮，则上浮
二、浮力的应用
①气球升空原理：
通过充入密度小于空气的气体（氢气、氦气、热空气等），使气球受到的浮力大于自身的重力而升空。
用塑料袋制作“热气球”
为了能定向航行而不随风飘荡，人们还制成了飞艇，在大气囊下面装了带螺旋桨的发动机和载人装货的吊篮。
②飞艇
二、浮力的大小
20世纪20~30年代，飞艇曾盛极一时，用来进行军事侦察、轰炸敌方目标或作为空中交通工具。后来连续发生了几次气囊中氢气爆炸的事故。飞行速度有不及飞机，便逐渐被飞机取代。近年来由于能源危机，且可以用不会爆炸的氦气代替氢气，人们对飞艇又重新重视起来。
二、浮力的大小
①密度计是测量液体密度的仪器。
②构造：密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管，管的下部装有少量密度较大的铅丸。
③原理：密度计放在液体中都是漂浮的，因此受到的浮力始终等于它受到的重力，F浮=G，且不变。
密度计的刻度不均匀，数值是上小下大。
根据 F浮=ρ液gV排可知， F浮不变，把它放在密度比较大的液体里，它浸入液体的体积小，上浮一些；把它放在密度比较小的液体里，浸入液体的体积就大，下沉一些。
所以密度计的刻度从下往上的示数是越来越小的。
课堂影院 ——《 密度计》
轮船从海里驶入河里，它受到的重力大小不变。因为轮船始终是漂浮，所受浮力都等于轮船的重力，所以浮力不变。
根据F浮=ρ液体gV排可知：因为浮力不变， ρ海水＞ρ河水，所以排开河水的体积变大。
例题2 一艘轮船从海里驶入河里，它受到的重力大小 ，它受到的浮力 ，它排开河水的体积 。
（已知ρ海水＞ρ河水）（均选填“变大”“变小”或“不变”）
不变
不变
变大
二、浮力的大小
动手动脑学物理
三
三、动手动脑学物理
1. 排水量为1000t的轮船在河水中航行，满载时船及所装货物总共有多重？所受河水的浮力是多少牛？如果河水密度为1×103kg/m3，船排开河水的体积是多少立方米？ g取10N/kg。
解析:
①满载时排开水的质量是 m=103t= 106kg，
轮船的排水量等于满载时船及所装货物总质量，所以总重为
G总=mg =106kg×10N/kg= 107N
所受河水的浮力等于船的总重力 F浮=G总=107N
②
三、动手动脑学物理
2. 测量液体密度的仪器叫做密度计。将其插入被测液体中，待静止后直接读取液面处的刻度值(图甲)。图乙和图丙是自制的简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的。将其放入盛有不同液体的两个烧杯中，它会竖直立在液体中，由观察到的现象可以判断哪杯液体的密度大。说出你的理由。
甲 乙 丙
解析见下页
三、动手动脑学物理
丙图杯子中液体密度大。
因为同一密度计在两种不同的液体中均处于漂浮状态，所受的浮力都等于密度计所受的重力，是相等的。根据阿基米德原理
F浮=ρ液gV排可知，排开液体体积小的丙图杯子液体密度大。
甲 乙 丙
说明：本题通过密度计在两种不同的液体中均处于漂浮状态，来考察学生对阿基米德原理的掌握情况。
三、动手动脑学物理
3．某一木块的体积为200cm3，密度为0.8×103kg/m3。把它浸没在水中后放手，为什么木块不能悬浮在水中？木块最终漂浮在水面上静止时，浸在水中的体积有多大？
1.0×103kg/m3×V排=0.8×103kg/m3×200cm3
①物体悬浮在液体中的条件是物体的密度等于液体的密度，而木块的密度小于水的密度，所以它不能悬浮在水中，最终会漂浮在水面上。
ρ水gV排 = ρ木块gV木块
②木块最终漂浮在水面上静止时，F浮=G木块
V浸= V排=160cm3
三、动手动脑学物理
4. 体积为120cm3的一块固体，重1.8N，放在密度为1.1×103
kg/m3的盐水中为什么会下沉？当固体浸没在盐水中静止时，容器底部对它的支持力有多大？
②固体受到的浮力：
F浮=ρ盐水gV排
= 1.1×103kg/m3 ×120 =1.32N
容器底部对它的支持力 F支=G–F浮=1.8N-1.32N=0.48N
①因为完全浸没时物体所受的浮力小于自身的重力，或者说这个固体的密度大于盐水的密度。
三、动手动脑学物理
5. 一个飞艇充入气体后的质量是1.5t，体积为1500m3。当装入多少货物时，汽艇能悬浮在空中？空气密度为1.29kg/m3。
1.935N =1.5N+m货物×
②飞艇充入气体后的重力为
G飞艇=mg=1.5=1.5N
根据 F浮= G飞艇+ G货物
①飞艇受到的浮力：
F浮=ρ空气gV排空气
= 1.29kg/m3 ×1.5 =1.935N
可得：m货物=435kg
课堂总结
四
四、课堂总结（1）
物体的
浮沉条件
比较浮力和
重力的大小
比较物体密度
和液体密度
若F浮＞G，则上浮（漂浮时F浮=G ）
若ρ物＜ρ液，则上浮
若F浮=G， 则悬浮
若F浮若ρ物=ρ液， 则悬浮
若ρ物＞ρ液， 则下沉
①轮船靠挖“空心”的方法增大浮力。
②排水量：轮船满载时，排开水的质量。
浮力的
应用
潜水艇：是靠改变自身的重力，实现上浮和下潜的。
充入密度小于空气的气体，使受到空气的浮力大于自身的重力。
轮 船
物体的浮沉
条件及应用
气球和飞艇：
四、课堂总结（2）
四、课堂总结（3）
对比 悬浮 漂浮
不同点 位置 可以静止在液体内部任一地方 只能静止在液面上
密度 ρ液_______ρ物 ρ液_______ρ物
体积 V排_______V物 V排_______V物
相同点 F浮_______G物
悬浮与漂浮的比较
＝　　
＝　　
>　　
<　　
＝　　
课堂练习
五
五、课堂练习
D　
同一潜水艇浮在水面时，排开水的体积变小，受到的浮力变小。同一潜水艇浮在水面时，底部所处深度变小，受到的压强变小。所以D选项正确。
1. 如图所示，同一潜水艇浮在水面时受到的浮力为F1，底部受到水的压强为P1。潜入水中时受到的浮力为F2，底部受到水的压强为P2。下列选项中正确的是（　　）
A．F1=F2 P1P2
C．F1>F2 P1>P2 D．F1五、课堂练习
潜水艇是靠改变自身重力实现浮沉的。
在海面下某一深度巡航时，它所受到的浮力大小等于排开水的重力
F浮 = G排=mg=3.090= 3.09×107 N
当它在海面下继续下潜的过程中，它所受到的浮力大小将不变。
2．潜水艇是靠改变___________实现浮沉的。一艘潜水艇排水量为3090t，在海面下某一深度巡航时，它所受到的浮力大小为____________N；当它在海面下继续下潜的过程中，它所受到的浮力大小将_______（填“变大”、“变小”或“不变”）
（g取10 N/kg，ρ海水＝1.03×103 kg/m3）
自身重力　
3.09×107　
不变　
五、课堂练习
物体受到的浮力
F浮=ρ水gV排
= 1.0kg/m3 ×5 =5N
因为 F浮＜G物 所以物体下沉。
选项B正确。
3. 重为15 N的物体，浸没于装满水的容器中后，溢出了5×10-4 m3的水。则此物体是（ ）
A．浮在水面上 B．沉到水底
C．悬浮在水中 D．以上几种情况都有可能
B　
五、课堂练习
木头漂浮，受到的浮力等于它自身的重力；
鱼悬浮，受到的浮力等于它排开水的重力；
石头沉底，受到的浮力小于它自身的重力，同时，受到水的压强最大。所以选C。
4．如图所示，木头、鱼、水底的石头均处于静止状态，下列说法正确的是（ ）
A．水对石头的压强比对木头的小　　　　
B．木头受到的浮力大于它自身的重力
C．鱼受到的浮力等于它排开水的重力　　　　
D．石头受到的浮力等于它自身的重力
C　
5. 如图所示，A、B两物体静止在水中，则（ ）
A．两物体受到的浮力一定相等；
B．两物体受到的浮力不等，A物体受到的浮力大；
C．两物体的密度不等，B物体的密度大；
D．两物体的重力不等，B物体的重力大
五、课堂练习
C 　
A、B两物体静止在水中，A是漂浮，则A的密度一定小于水的密度；B是悬浮，则B的密度一定等于水的密度，所以两物体的密度不等，B物体的密度大。
因为没有体积的具体数值，所以不能判断重力与浮力的大小关系。
所以C选项正确，其他选项都错误。
五、课堂练习
6．把一块实心金属放入盛满酒精的杯中，从杯子中溢出8g酒精；若将该金属放入盛满水的同样的杯子中，从杯中溢出水的质量是（ ）
A．大于8g B．等于8g C．小于8g D．无法确定
∵实心金属块的密度大于水的密度，
∴金属块放入水和酒精中都要下沉，
∴排开水和酒精的体积相同。
∵ρ=m/V，ρ水＞ρ酒精
∴m水＞m酒精 ，即排开水的质量大于排开酒精的质量．
A
五、课堂练习
7．如图所示，质量均为1千克的物体A与B都漂浮在水中，A物体所受的浮力为 牛，两物体所受浮力分别为FA、FB，则FA FB；若A、B两物体底部所受的压强
分别为pA、pB，则pA pB，（后两格均
选填“大于”、“等于”或“小于”）。
A
B
【解析】
A、B物体均漂浮在同种液体中，所受浮力等于A、B的重力，是相等的，F浮=G=mg=1千克×9.8牛/千克=9.8牛，浮力FA等于FB。
根据P=ρgh，因为两物体底部深度hA＜hB，所以PA＜PB。
9.8
小于
等于
五、课堂练习
8．如图所示，质量相等的物体A、B分别漂浮在水、酒精中， 已知 ρ水＞ρ酒精 ，两物体所受浮力分别为FA、FB，则FA FB；两物体所排开液体的体积分别为V水、V酒精，
则V水______V酒精（均选填“大于”“等于”
或“小于”）。
① A、B物体均漂浮在液体中，所受浮力分别等于A、B的重力，是相等的，即浮力F浮A=F浮B。
② 根据F浮A = F浮B 即 ρ水gV排水= ρ酒精gV排酒精
　　　∵ρ酒精< ρ水 ， ∴ V排酒精> V排水
小于
等于
五、课堂练习
9．2019年12月17日，我国自主建造的第一艘国产航母——
山东舰（如图），正式交付海军。该舰满载时标准排水量为5万吨，可同时停放36架歼 15舰载机。若每架舰载机质量为25吨。求：（海水的密度取1.03×103kg/m3，g取10 N/kg）
①在标准排水量时，航母所受的浮力。
②当36架舰载机全部飞离航母后，航母排开海水的体积减少了多少？（结果保留一位小数）
解析见下页
五、课堂练习
9．该舰满载时标准排水量为5万吨，可同时停放36架歼 15舰载机。若每架舰载机质量为25吨。求：
①在标准排水量时，航母所受的浮力。
②当36架舰载机全部飞离航母后，航母排开海水的体积减少了多少？（结果保留一位小数）（海水的密度取1.03×103kg/m3，g取10 N/kg）
②36架舰载机全部飞离航母后，航母减小的浮力等于舰载机的重力，即减小的排开海水重力值等于舰载机的重力，
排开海水质量减小值：Δm排＝m舰载机＝36×2.5×104kg＝9.0×105kg，
航母排开海水的体积减少：
①航母处于漂浮状态，在标准排水量时，航母所受的浮力：
F浮＝G总＝m排g＝5×107 kg×10 N/kg＝5×108 N。

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