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第十章第3节
物体的浮沉条件及应用
①钢铁制成的航母为什么能在海上航行？
②浸没在水中的铁块为什么不能浮起来？
③潜艇又是怎样实现上浮和下沉呢？
一
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
物体在液体静止时的三种状态：漂浮、悬浮、沉底。
漂浮
悬浮
沉底
潜水艇悬浮
在海水中
石块在
水中沉底
物体在液体中，为什么有的漂浮、有的悬浮、有的沉底呢？
轮船漂浮在海上
一
物体的浮沉条件
从物体的受力情况判断物体的浮沉：
物体的浮沉就取决于重力G物与浮力F浮的大小
F浮
G物
以浸没在水中的鸡蛋为例进行受力分析：
一
物体的浮沉条件
①若浮力F浮大于重力G物，
漂浮： F '浮=G物（二力平衡条件）
静态
上浮
上浮：F浮>G物
动态
F浮
上浮
F浮
漂浮
F '浮
F '浮
最终漂浮在水面上
则鸡蛋会上浮，最终漂浮到水面上。
G物
G物
G物
G物
一
物体的浮沉条件
②若浮力F浮等于重力G物，
悬浮： F浮=G物（二力平衡条件）
静态
悬浮
F浮
G物
F浮
G物
悬浮
则鸡蛋会悬浮，静止在水中。
一
物体的浮沉条件
③若浮力F浮小于重力G物，
则鸡蛋会下沉，最终沉底。
沉底： F '浮静态
下沉
下沉：F浮动态
F '浮
下沉
F浮
沉底
F '浮
最终沉底
F支
F支
F浮
G物
G物
G物
G物
一
物体的浮沉条件
物体的两个动态过程
水面
F浮
G物
上浮
F浮>G物
F浮
G物
下沉
F浮非平衡态
一
物体的浮沉条件
物体的三种静止状态
F浮=G物
漂浮
F浮=G物
悬浮
沉底
G物
F浮
水面
水底
G物
F浮
G物
F浮
F支
F浮（ F '浮+F支=G物）
平衡态
小结
物体在液体中的沉浮取决于物体所受的浮力和重力的大小。通过改变浮力或重力的大小，可以改变物体的浮沉状态。
当F浮>G物时， 物体上浮，最终漂浮；
当F浮当F浮=G物时， 物体处于悬浮或者漂浮状态。
自制浮沉子
练一练
1、关于浮力，下列说法中正确的是（ ）
A. 上浮的物体一定比下沉的物体受到的浮力大
B. 沉在容器底部的物体一定不受浮力
C. 在水中上浮的物体受到的浮力比它本身的重力大
D. 没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大
C
练一练
2、把重为5 N，体积为0.6 dm3的物体没入水中，当物体静止时，下列说法正确的是（ 　）
A. 物体悬浮，浮力为6 N B. 物体漂浮，浮力为5 N
C. 物体下沉，浮力为6 N D. 物体上浮，浮力为6 N
B
一
物体的浮沉条件
从之前的视频中发现，不断增加盐水的浓度，鸡蛋从沉底状态逐渐成为漂浮状态，那物体的浮沉与两者密度有关吗？
平时常见：木头、泡沫等在水中会 ；
石块、金属块等在水中会 ；
因为不同物质 不同。
漂浮
沉底
密度
比较液体密度ρ液与物体密度ρ物的大小判断物体的浮沉。
一
物体的浮沉条件
①当物体浸没在水中时，受到重力G物与浮力F浮两个力。
F浮
G物
F浮=ρ液gV排
浮力的大小：
G物=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物 ρ液gV排 > ρ物gV物 则 ρ液>ρ物 物体上浮
若F浮=G物 ρ液gV排 = ρ物gV物 则 ρ液=ρ物 物体悬浮
若F浮F浮
G物
一
物体的浮沉条件
③ρ液与ρ物 的大小与物体的浮沉的关系
冰漂浮在水面
石块沉底
①漂浮: ρ冰＜ρ液
②悬浮: ρ鸡蛋=ρ液
③沉底: ρ石块＞ρ液
悬浮
一
物体的浮沉条件
若F浮>G物，则上浮，最终漂浮。
若ρ液>ρ物，则上浮，最终漂浮。
若F浮=G物，则悬浮。
若F浮若ρ液=ρ物，则悬浮。
若ρ液<ρ物，则下沉，最终沉底。
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
动态 静态
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
物体受非平衡力作用，物体处于运动状态。 物体受平衡力作用，物体处于静止状态。
可停在液体的任何深度 “上浮”的最终状态 “下沉”的最终状态
F浮 G物 F浮 G物 F浮 G物 F浮 G物 F浮+F支=G物
ρ液 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物 ρ液 ρ物
/ / V排 V物 V排 V物 V排 V物
>
<
=
=
>
<
=
>
<
=
<
=
回顾：物体的浮沉条件
ρ物是物体的密度（平均密度），而不是构成该物体的物质的密度。
盐水选种是我国农民常采用的选种方法。将种子放入浓度适当的盐水中，良种会沉入水底，次种会漂浮于水面。其原因是什么？
例
良种饱满，平均密度大于盐水密度，沉在底部；
次种干瘪，平均密度小于盐水密度，漂浮水面。
例
思考：
1、为什么油总是漂在水面上？
2、为什么木块会漂浮而石块会沉底？
3、为什么“死海不死”？
例
当汤圆或饺子刚放入水中时，会沉入锅底，而当汤圆或饺子煮熟时，则会浮出水面。这是为什么？
当汤圆或饺子刚放入水中时，它们的体积较小，受到的浮力小于重力；而当汤圆或饺子煮熟时，体积会膨胀，受到的浮力也随之增大。
1、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．鱼的密度大于水的密度　　　　
B．木头受到的浮力大于它自身的重力
C．鱼受到的重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
练一练
练一练
2、一个实心球悬浮于酒精中，把它浸没于水中，则（ ） A. 一定下沉 B. 一定上浮
C. 悬浮 D. 都有可能
B
3、将一只漂浮在水面上的咸鸭蛋从水中捞出投入到盐水中,在两种不同的液体中，咸鸭蛋受到的浮力哪一个更大（ ）
A. 水中的大 B. 盐水中的大
C. 一样大 D. 不能确定
C
练一练
4、一块马铃薯恰好能悬浮在某一浓盐水中，如果将这块马铃薯切成大小不等的两块，仍放到这一盐水中，则（ ）
A. 大的一块下沉，小的一块漂浮 B. 两块都下沉
C. 两块都上浮 D. 两块都悬浮
D
5、如图所示，A、B 两物体静止在水中（ ）
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
C
A
B
练一练
6、将120g的物体浸没在盛满水的溢水杯中时，从杯中溢出了100mL的水。自由释放后，该物体将（　　）
A．上浮 B．悬浮
C．沉至杯底 D．无法确定
C
7、把一个小球放入盛满某种液体的溢水杯中，小球浸没在杯底，从杯中溢出100g液体。则小球所受浮力（ ）（g=10N/kg）
A. 大于1 N B. 小于1 N
C. 等于1 N D. 无法判断
C
练一练
8、一冰块漂浮在水面上，当冰完全熔化后，容器中的水面将如何变化？
当冰化成水后，质量不变，所以，m水= m冰
冰排开水的体积等于冰化成水的体积，液面高度不变。
【解析】冰漂浮在水面上，F浮= G冰
拓展：当冰放入盐水中时，冰熔化后，液面如何变化？
液面上升。
练一练
当冰放入盐水中时，冰熔化后，液面如何变化？
∵ ρ盐水＞ρ水，∴V排＜ V化水
冰排开盐水的体积小于冰化成水的体积
【解析】冰漂浮在盐水中，F浮 = G
∴液面上升
密度大于水的钢铁是如何浮在水面上的？
二
浮力的应用
想想做做
二
浮力的应用
二
浮力的应用
密度大于水的橡皮泥是怎么浮在水面上的？
G1 _____ G2
=
V排1
V排2
绿色橡皮泥
红色橡皮泥
F浮1 ___ G1
<
F浮2 ___ G2
=
F浮1 _____ F浮2
<
F浮 = ρ液V排 g
V排1 _____ V排2
<
排开水的体积V排增大，受到的浮力F浮增大，所以橡皮泥能浮在水面上。
二
浮力的应用
轮 船
（1）原理：
增大浮力F浮
使F浮=G船
浮在水面
采用“空心”的办法，增大体积 增大V排
二
浮力的应用
轮 船
轮船有大有小，怎样反映轮船的运载能力呢？
二
浮力的应用
轮 船
（2）排水量（m排）：轮船满载时排开水的质量。
例：一艘货船的排水量为2万吨，满载时它受到的浮力为多大？这时货船的总重力是多少？（g=10N/kg）
解：依题意得，m排=20000t=2×107kg
根据阿基米德原理 F浮=G排=m排g=2×107kg×10N/kg=2×108N
由于货船漂浮时二力平衡，所以G总=F浮=2×108N。
答：满载时受浮力2×108N，这时货船总重力为2×108N。
二
浮力的应用
轮 船
（3）载重线/吃水线表示船舶在允许的最大载重情况时水面位置的水平线。
练一练
1、一艘轮船停靠在码头装货，它的排水量将会（ ）。
A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 不一定
B
2、一艘轮船从河里驶入海洋，它受到的浮力将会（ ）
A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 不一定
B
练一练
3、一艘轮船从河里驶入海洋，它所处的位置将会（ ）
下沉一点 B. 不变
C. 上浮一点 D. 不一定
C
河水
海水
二
浮力的应用
潜水艇
潜水艇是通过什么方法实现上浮和下潜的？
二
浮力的应用
潜水艇
活动：潜水艇沉浮的模拟实验
1、将大针筒、橡皮管和玻璃球依次连接，放入水中；
2、用针筒将玻璃球内的空气抽出，观察玻璃球的运动情况；
玻璃球上浮
3、用针筒把空气再次压入玻璃球中，观察玻璃球的运动情况。
玻璃球下沉
二
浮力的应用
潜水艇
潜水艇的上浮、下沉和悬浮，靠改变自身的重力来实现（但它的体积不发生改变）；而潜水艇自身重力的改变取决于水舱内充水或放水的多少。
练一练
1、如图所示为长征18号潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮的训练过程的三种情况示意图，则下列对此潜水艇的分析中正确的是（　　）
A．上浮过程中所受浮力逐渐变大
B．悬浮和漂浮时所受的浮力相等
C．漂浮时潜艇底部所受海水压强最大
D．漂浮时排开的海水所受的重力最小
D
鱼在水中是通过改变自身体积（从而改变浮力）来实现上升和下降的？
二
浮力的应用
潜水艇
二
浮力的应用
气球和飞艇
工作原理：靠空气浮力升空。
内部充有小于空气密度的气体，例如氢气、氦气和热空气。
二
浮力的应用
密度计
构造：密封的玻璃管，玻璃泡内封装有小铅丸或水银，玻璃管上标有刻度。
读数：密度计上所标的数值是纯数，这个纯数代表被测液体的密度与水的密度的比值。
1.2
ρ液=1.2×103kg/m3
二
浮力的应用
密度计
特点：
1、上面的读数 ，下面读数 。
2、刻度不均匀，上 下 。
小
大
疏
密
G = F浮＝ρ液g V排
Why
二
浮力的应用
密度计
1、密度计是测液体密度的仪器，它是根据物体漂浮在液面时
F浮_____G物（=、<、>）的原理制成的。
2、使用密度计时必须使其______，才能正确测出液体的密度。
3、密度计在各种不同的液体中所受浮力是______（相同、不同）的，在密度_____（大、小）的液体中露出液面的体积较大，故密度计的刻度是上_____下______（大、小），密度计的刻度间隔不均匀，上_____下______（疏、密）。
=
漂浮
相同
大
大
小
疏
密
练一练
1、（双选）同一只密度计先后放入甲、乙两种液体中，静止时的位置如图所示，则（ ）
A. 密度计在乙液体中受到的浮力较大
B. 密度计在甲乙液体中受到的浮力一样大
C. 甲液体的密度较大
D. 密度计B处的刻度值大于A处的刻度值
BD
液体甲
液体乙
A
B
练一练
2、（双选）有两根相同的缠有铜丝的木棒，将它们分别放入装有不同液体的两个烧杯中，会竖直立在液体中，且静止时液面相平，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．液体的密度ρ甲＞ρ乙
B．木棒在甲、乙中排开液体的质量m甲=m乙
C．木棒在液体中受到的浮力F甲＜F乙
D．容器底部受到液体的压强p甲＜p乙
BD
二
浮力的应用
改变物体浮沉的关键是调节浮力和重力的关系。
F浮=ρ液V排 g
G物
（1）轮船：
采用“空心”的方法，增大排开液体的体积，增大浮力，使轮船浮起来。
（2）盐水使鸡蛋上浮：
增大液体密度，增大浮力，使鸡蛋上浮。
（3）潜水艇：
改变自身重力，使潜水艇上浮和下潜。
（4）气球和飞艇：
球（艇）内气体的密度小于空气的密度。
浮 力
浮力的概念
定义：
浮力的方向：
产生的原因：
浮力的测量：
物体沉浮的条件
（浮力的计算）
浮力的应用
阿基米德原理：
上浮：
下沉或沉底：
漂浮或悬浮：
轮船：
潜水艇：
气球和飞艇：
密度计：
浸入液体中的物体受到液体对它向上的托力叫做浮力
竖直向上
上下表面由于深度不同而产生的压力差
称重法 F浮 ＝ G - F示
F浮 > G
F浮 < G
F浮 = G
采用空心的方法增大排开液体的体积来增大浮力
通过改变自身重力来控制沉浮
根据漂浮物体露出的体积大小测定液体的密度
球（艇）内气体密度小于空气的密度
知 识 小 结
F浮 = G排 = ρ液g V排
例1：将同一个小球分别放在甲、乙、丙三种液体中，静止时，小球在甲溶液中漂浮，在乙溶液中悬浮，在丙溶液中沉底，如图所示。根据条件比较以下物理量的关系：
（1）三种液体的密度关系：________________________ ．
（2）小球在三种液体中所受浮力的关系： _____________________．
（3）小球排开液体质量的关系： __________________________ ．
（4）三种液体对容器底部的压强关系：______________________ ．
（5）三个容器对水平面的压强关系：__________________________ ．
①同一物体，不同液体
策略：同一物体不同液体，先利用浮沉条件判断浮力再判断液体的密度和压强。
例2：将三个体积相同、材质不同的实心小球甲、乙、丙放入盛水的容器中，静止时情形如图：
(1)三个小球的密度关系：______________________．
(2)三个小球的质量关系：______________________．
(3)三个小球排开水的质量关系：______________________．
(4)三个小球所受浮力的关系：______________________.
②同一液体，不同物体
策略：同种液体不同物体，利用阿基米德原理判断浮力，利用浮沉条件判断密度（以悬浮物体作为中间媒介）。
1、甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水。将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两杯中，当鸡蛋静止时，两个杯子中液面恰好相平，鸡蛋所处的位置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．甲杯盐水密度较大
B．鸡蛋在甲杯里排开液体的质量较大
C．乙杯底部所受的液体压强较大
D．鸡蛋在乙杯中受到液体的浮力较大
C
题型一：同一物体在不同液体中
2、如图所示，小球在装满淡盐水的溢水杯中处于悬浮状态，下列对实验现象分析正确的是（ ）
A．小球可以悬浮在液体内任何位置，因此小球在液体内部所受的压强处处相等
B．往杯中加入清水，小球因浮力变小而下沉，容器底部受到液体的压强变小
C．往杯中加入适量盐，小球因浮力变大而上浮，容器底部受到液体的压强不变
D．往杯中加入适量盐，小球因浮力变大而上浮，最后漂浮，容器底部受到液体的压强变小
B
题型一：同一物体在不同液体中
1、小雯在帮妈妈做家务的时候发现两根体积相同的筷子，甲浮在水面上，乙沉到水底，下列分析正确的是（ ）
A．甲受到的浮力比乙大　
B．甲的密度比乙小
C．甲受到的浮力比自身的重力大　　
D．甲受到的压强比乙大
B
题型二：不同物体在同种液体中
2、甲、乙两个完全相同的烧杯盛有同种液体，放在水平桌面上。如图所示，将体积相同的A、B两个实心小球分别放入甲、乙烧杯中，当小球静止时液面刚好相平。则下列判断正确的是（ ）
A．A、B两小球排开液体的质量相等
B．小球B的密度可能大于小球A的密度
C．甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强
D．甲杯底受到的液体压强大于乙杯底所受液体压强
C
题型二：不同物体在同种液体中
练一练
1、体积是20 cm3的实心铝块，放入水中，静止时受到的浮力是多少？（ρ水=1 g/cm3，ρ铝=2.7 g/cm3，g取10 N/kg）
0.2 N
首先需要考虑铝块在水中处于什么状态（通过密度或受力）。
练一练
2、边长为0.1m的正方体木块，漂浮在水面上时。有2/5的体积露出水面，如图甲所示。（g =10 N/kg ，ρ水=1×103 kg/m3），求：
（1）图甲中木块受的浮力大小
（2）木块的密度
（1）6 N
（2）6×102 kg/m3
F浮
G
练一练
变式一、将木块从水中取出，放人另一种液体中，并在木块表面上放一重2N的石块静止时，木块上表面恰好与液面相平，如图乙所示。
（g =10 N/kg ，ρ水=1×103 kg/m3），求：
（3）图乙中液体的密度
（4）图乙中木块下表面受到液体的压强
F浮'
G总
（3） 8×102 kg/m3
（4）800 Pa
1、测定血液的密度不用密度计,因为这样做需要大量的血液，而采用巧妙的方法：先在几支试管中装入浓度不同的硫酸铜溶液，然后分别在每支中滴入一滴血液。只看到哪一支管中血液悬浮在中间，就能判断血液的密度。其根据是（ ）
A. 液体内部同一深度向各个方向的压强相等
B. 液体的压强随深度的增加而增加
C. 物体的浮沉条件
D. 血液的上部受到的压强大于下部受到的压强
C
2、生产绿豆芽时，将绿豆倒入盛水的容器中，发现成熟饱满的绿豆沉入水底，干瘪、虫蛀的绿豆漂浮在水面上，下列几种说法中正确的是（ ）
A. 漂浮在液面的绿豆受到的浮力大于重力　
B. 沉底的绿豆受到的浮力比漂浮在液面的绿豆受到的浮力小　
C. 沉底的绿豆受到的浮力小于所受的重力　
D. 沉底的绿豆受到的浮力大于所受的重力
C
3、两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体，把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中，两球沉底；放入乙液体中，两球静止时的情况如图乙所示。则下列说法不正确的是（　　）
A．小球A的质量小于小球B的质量
B．甲液体的密度小于乙液体的密度
C．小球A在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中受到的浮力
D．在甲液体中容器底对小球A的支持力小于对小球B的支持力
C
4、关于物体沉浮条件及应用实例，下列分析合理的是（　　）
A．同一密度计在不同液体中漂浮时，所受浮力大小相同
B．轮船从长江驶入东海，吃水深度变大
C．橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面，是通过改变自身重力实现的
D．潜水艇靠改变排开水的体积来改变浮力，从而实现上浮和下沉
A
5、浮在水面上的木块，它浸没在水中部分的体积为60 cm3，它在水面上的部分是40 cm3，求：
（1）木块受到的浮力多大？
（2）木块的质量是多少？
（3）木块的密度多大？
解：（1）木块受到的浮力为
F浮＝ρ水gV排＝103kg/m3×10N/kg×60×10﹣6m3＝0.6N。
（2）木块漂浮，则G＝F浮＝0.6N，
木块的质量：m＝ = =0.06kg。
G
g
0.6N
10N/kg
（3）木块的密度为：
ρ＝ = =0.6×103kg/m3。
m
V
0.06kg
(60+40)×10-6m3

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