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第八章 压强与浮力
第6节 物体的浮沉条件
北师大版 物理 八年级下册
1、物体的浮沉条件
2、浮力的应用
学习目标
1. 浮沉现象
(1)物体上浮，最终漂浮在液面上；
(2)物体悬浮，可以静止在液面下任何位置；
(3)物体下沉，最终沉入液体底部。
探究新知
新知一 物体的浮沉条件
2. 物体的浮沉条件
（1）物体的浮沉取决于浮力与重力的大小关系
状态 物体浸没在液体中 物体部分浸在液体中
上浮 悬浮 下沉 漂浮
条件 F 浮>G 物 F 浮=G 物 F 浮示意图
(2)物体的浮沉与密度的关系
特别提示
证明：由于物体浸没在液体中，故V排=V物，物体的重力G物=ρ物gV物，物体所受的浮力F浮=ρ液gV 排。
1. 若ρ物<ρ液，则G物2. 若ρ物=ρ液，则G物=F浮，物体受平衡力的作用，会悬浮；
3. 若ρ物>ρ 液，则G物>F浮，故物体会下沉。
①浸没在液体中的物体，若ρ 物<ρ 液，物体将上浮，最终漂浮；
②浸没在液体中的物体，若ρ 物=ρ 液，物体将悬浮；
③浸没在液体中的物体，若ρ 物>ρ 液，物体将下沉。
3. 浮沉条件的理解
(1)上浮和下沉是动态过程。物体浸没在液体中时，受到的浮力最大。
①当F浮>G物时，物体在重力和浮力的共同作用下，在液体中向上运动——上浮。随着物体不断上升，其将有一部分开始露出液面，物体所受的浮力也开始减小，一直减小到F浮=G物时，物体就处于平衡状态——漂浮。
②当F 浮(2)漂浮和悬浮时，物体处于平衡状态。
警示误区
悬浮与漂浮的区别和联系：
悬浮 漂浮
在液体中的位置 液体内部任意位置 液体表面任意位置
体积关系 V 排=V 物 V 排密度关系 ρ物=ρ液 ρ物<ρ液
力的关系 F 浮=G 物
[中考·绍兴]已知鸡蛋的质量为55 g，体积为50 cm3。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里，鸡蛋沉入杯底(图1 甲)；逐渐将食盐溶解在水中，鸡蛋恰好悬浮(图乙)；继续溶解食盐，最终
鸡蛋漂浮(图丙)。下
列说法正确的是( )
例 1
A. 图甲中鸡蛋所受浮力为0.55 N(g 取10 N/kg)
B. 图乙中盐水的密度是1.1×103 kg/m3
C. 图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力
D. 图中三种状态下浮力的大小关系是F 甲＜ F 乙＜ F 丙
解题秘方：根据鸡蛋静止时所处状态沉底、悬浮、漂浮确定浮力与其重力的关系进行判断。
方法技巧
平衡法求浮力：若题中确定物体在液体中处于“漂浮”或“悬浮”状态，即可用平衡法求其所受浮力，F浮=G。
解析：图甲中鸡蛋处于沉底状态，则浮力小于重力，鸡蛋的重力为G=mg=55×10－3 kg×10 N/kg=0.55 N，即浮力小于0.55 N； 鸡蛋的密度ρ = =1.1 g/cm3=1.1×103 kg/m3，鸡蛋悬浮在液体中时，鸡蛋的密度等于液体的密度，所以盐水的密度是1.1×103 kg/m3；图甲中鸡蛋处于沉底状态，则浮力小于重力；图乙中鸡蛋悬浮在液体中时，浮力等于重力；图丙中鸡蛋漂浮，所受浮力等于鸡蛋自身重力，所以三种状态下浮力的大小关系是F甲＜ F乙=F丙。
答案：B
1. 浮力的改变方法
(1)增大浮力的方法
①增大液体(或气体)的密度；
②增大物体排开液体(或气体)的体积。
(2)减小浮力的方法
①减小液体(或气体)的密度；
②减小物体排开液体(或气体)的体积。
新知二 浮力的应用
2. 轮船
(1)原理：空心法。把密度大于水的钢铁制成空心的，使其排开更多的水，增大可以利用的浮力，从而漂浮在水面上。
(2)排水量
①表示轮船的大小；
②排水量是轮船按照设计要求满载时排开水的质量。
警示误区
轮船的排水量指轮船按设计要求满载货物时排开水的质量，是一定的，不变的。轮船空载或载货不满时，排开水的质量不能叫轮船的“排水量”。
深度理解
满载航行的轮船，其排水体积也会发生变化。轮船在海里和河里航行时始终是漂浮的，浮力F浮始终等于重力G，保持不变。由于河水密度小于海水密度，由公式F浮=ρ液gV排知，轮船在海水中排开海水的体积小。
3. 潜水艇
(1)原理：通过改变自身重力的方法来实现上浮和下潜。
(2)理解：潜水艇浸没在水中潜航时，浮力F浮不变。向水舱中注水，则自重G 变大，当G>F浮时将下潜；向外排水，则自重G 变小，当F浮>G 时将上浮。
4. 气球和飞艇
(1)原理：充入密度小于空气的气体(或热空气)，利用空气浮力来升空。
(2)理解：若氢气球和氦气球放出气球内的一部分气体，其排开空气的体积变小，浮力F浮变小，当G>F浮时气球将会降落；对于热气球，停止加热，则其排开空气的体积变小，浮力F浮变小，当G>F浮时气球将会降落。飞艇的降落与气球类似。
5. 密度计
(1)作用：测定液体的密度。
(2)原理：根据物体漂浮时受力平衡及阿基米德原理制成。
(3)刻度特点：上小下大，刻度不均匀。密度计在任何液体中都是漂浮的，浮力F浮始终等于其重力G，保持不变。
[中考·淄博]课外实践活动中，小雨用橡皮泥造“船”
并放入水中，往所造小船中装入豆粒来观察它的承载量，如图2 所示。在逐渐装入豆粒的过程中(船未沉底)( )
A. 小船受的浮力不变
B. 小船排开水的质量变大
C. 小船在水中的体积变小
D. 小船受的浮力大于它和豆粒的总重力
例2
B
解题秘方：根据小船在水面上“漂浮”这一条件分析判断。
解析：小船漂浮在水面上，在逐渐装入豆粒的过程中，小船和豆粒的总重力变大，由于小船受到的浮力始终等于它和豆粒的总重力，故浮力逐渐变大。根据阿基米德原理知，小船排开水的重力变大，则排开水的质量逐渐变大，小船浸入水中的体积逐渐变大。
方法技巧
轮船漂浮在水面，在装入货物的过程中，F浮=G总=m船g+m货g，轮船和货物的总重力增大，所受浮力也增大，而F浮=m排g=ρ水gV排，即m排、V排增大，但m排不能大于其满载时的排水量。
[多选]如图3 所示，在热气球下方开口处燃烧液化气，
使热气球内部气体温度升高，热气球开始离地，徐徐升空。分析这一过程，下列表述正确的是( )
A. 气球内的气体密度变小，所受重力也变小
B. 气球内的气体密度不变，所受重力也不变
C. 气球所受浮力变大
D. 气球所受浮力不变
AD
例 3
解题秘方：气体密度可利用公式 分析或根据密度的影响因素判断，气球所受浮力利用阿基米德原理F 浮=ρ 空气gV 分析。
解析：热气球内部气体温度升高，体积增大，部分空气跑到气球外部，故气球内的空气密度减小，使气球整体所受重力G 减小；由阿基米德原理F 浮=
ρ 空气gV 知浮力不变，当F浮>G 时气球升空。
延伸拓展
热气球的球体底部有个进气口，离火焰很近；当球体内快充满空气时，用加热器对球内的空气加热，使球内空气密度小于外界空气密度，气球受到的浮力大于其受到的重力，热气球升入空中。通过加大火焰，还能使热气球急速上升。
为了能定向航行而不随风飘荡，人们改进气球，制成了飞艇。
[中考·北京] 测量工具为我们的工作和生活带来了极大的便利，而成功制作测量工其需要科技人员的创造性劳动。小慧想通过自制密度计，体验动手与动脑相结合的劳动过程。她在粗细均匀的木棒一端缠绕一些细铜丝制成简易密度计( 未标刻度)。
例4
该密度计放在水和酒精中时均竖直漂浮，露出液面的长度用L 表示(如图4 所示)，已知酒精的密度为0.8 g/cm3，水的密度为1.0 g/cm3。为了给简易密度计标刻度，小慧将该密度计放入酒精中，密度计静止时L 为6 cm，她在密度计上距顶端6 cm 处标记刻度线，该刻度线对应的密度值为
0.8 g/cm3。
小慧将该密度计放入水中，密度计静止时L 为8 cm，她在密度计上距顶端8 cm 处标记刻度线，该刻度线对应的密度值为1.0 g/cm3。利用上述数据，可计算出该密度计上对应密度值为1.25 g/cm3 的刻度线到密度计顶端的距离为( )
A.9.2 cm B.9.6 cm C.10 cm D.10.4 cm
B
解题秘方：根据漂浮的条件F浮=G 和阿基米德原理F浮=ρ液gV排解答。
解析：密度计漂浮在三种液体表面，所受浮力相等，均等于密度计自身的重力；设密度计所用木棒的横截面积为S，总长为L0，则有F浮酒精=F 浮水，
0.8 g/cm3gS(L0－6 cm)=1.0 g/cm3gS(L0－8 cm)， 解得L0=16 cm； 且F 浮水=F 浮液，1.0 g/cm3gS(16－8)cm=1.25 g/cm3gS(16－L′)cm，解得：L′=9.6 cm。
1.[中考· 扬州] 利用塑料笔芯自制密度计，同款的新笔芯和用了一半油墨的旧笔芯应该选用______________________。将所选笔芯放入水中， 它能________漂浮在水中，在笔芯上标出水面的位置A；将笔芯放入酒精中，仍可漂浮，标出液面的位置B，如图5 所示。
用了一半油墨的旧笔芯
竖直
该笔芯漂浮在水中和酒精中时受到的浮力大小________。已知水的密度ρ 1=1.0 g/cm3， 酒精的密度ρ 2=0.8 g/cm3， 若笔芯漂浮在密度为ρ 3=0.9 g/cm3 的液体中，则液面对应的位置可能是 ________(填“C”或“D”)。
相等
D
第6节 物体的浮沉条件
物体的浮沉
漂浮：F浮=G
条件
上浮：F浮＞G
悬浮：F浮=G
下沉：F浮＜G
应用
轮船
潜水艇
气球、飞艇
密度计
归纳新知
再 见

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