资源简介

(共42张PPT)
10.3物体的浮沉
条件及应用
【课程标准】
课程内容要求 学生必做实验
2011 版 运用物体的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。 例：了解潜水艇浮沉的原理。 无
2022 版 能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。例：了解潜水艇的浮沉原理。 无
【学习目标】
1. 知道物体的沉浮取决于浮力与重力的大小关系（重点）
2. 知道物体的沉浮与密度的关系（重点）
3. 知道人类从远古时候就开始利用浮力
4. 知道潜水艇、轮船、密度计等浮沉条件的应用（重点）
【观察与思考】
浸没在液体中的物体都会受到浮力的作用，但是有的物体要上浮，有的悬浮，
有的却要下沉。
物体的浮沉究竟取决于什么呢？
现象：
只乒乓球发生了不同的运动。
甲图：乒乓球上浮，最后漂浮在水面上。
乙图：乒乓球下沉后，静止在水底。
丙图：松手后，乒乓球悬浮不动。
为什么呢？
甲
乙
丙
上浮：物体在液体中向上浮起的过程 漂浮：上浮的物体最终漂浮在水面上
悬浮：物体停留在液体中的某一深度处 下沉：物体在液体中下沉的过程
将三个外形完全相同的“乒乓球”浸没在同种液体中，
松手后，状态会一样吗？
演示
三个外形相同的乒乓球 （体积 相同）受到重力的大小不同：G甲>G乙>G丙；
根据阿基米德原理：F浮＝ρ液g V排 ＝ρ液g V ；
体积相同的三个乒乓球浸没在同种液体中时，所受的浮力相等。
所以，乒乓球的浮沉取决于：物体所受的浮力和重力的大小
甲图中的乒乓球掉在地上能弹起来，是一只完好的乒乓球。
乙图中的乒乓球打开蜡封的口，倒出不少沙子。
丙图中的乒乓球打开蜡封的口，也倒出了沙子，但比乙少。
揭秘
甲
乙
丙
分析
一、物体的浮沉条件
悬浮
上浮
下沉
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮
G
漂浮
当 F浮＞G 时， 物体上浮
当 F浮＜G 时， 物体下沉
当 F浮＝G 时， 物体处于悬浮或者漂浮状态
通过改变重力或浮力的大小，可以改变物体的浮沉状态。
【讨论交流】
观看实验视频，交流总结物体浮沉条件的“两个过程” 和“三个状态” 。
【讨论交流】 两个过程
水面
G物
F浮
F浮
G物
F浮＜ G物
物体下沉
F浮＞G物
物体上浮
【讨论交流】 三个状态
F浮=G物
物体漂浮
F浮= G物
物体悬浮
F浮＜G物
物体下沉到水底
G物
F浮
水面
F浮
G物
G物
F浮
漂浮
悬浮
下沉到水底
【观察与思考】
平时我们经常看到木头、泡沫等在水中会上浮；
但小石块、金属块等在水中就会下沉。
因为不同物质的密度不同，那么是否可以猜测物体在液体中的浮沉
跟物体密度与液体密度之间的关系有关呢？
【理论分析】 当物体浸没在液体中时
G
F浮>G 上浮
F浮
G
F浮F浮
下沉：
由 F浮 < G 可得：
ρ液 gV排 < ρ物 gV物
因为 V排 = V物
所以 ρ液 < ρ物
上浮：
由 F浮>G 可得：
ρ液 gV排 > ρ物 gV物
因为 V排 = V物
所以 ρ液 > ρ物
G
F浮
F浮=G 悬浮
悬浮：
由 F浮=G 可得：
ρ液 gV排 = ρ物 gV物
因为 V排 = V物
所以 ρ液 = ρ物
【理论分析】 当物体漂浮在液面时
漂浮：由F浮 = G可得：
ρ液 gV排 =ρ物 gV物
因为 V排 < V物
所以 ρ液 >ρ物
F浮
G
F浮 = G 漂浮
F浮
【小结】 物体的浮沉条件
漂浮 F浮=G V排ρ物
悬浮 F浮=G V排=V物 ∴ρ液=ρ物
上浮 F浮>G V排=V物 ∴ρ液>ρ物
下沉 F浮浸在液体中的物体的浮和沉，取决于所受的浮力和重力的合力的情况，
还可以通过改变液体和物体密度来改变物体的浮沉状态。
（1）相同点：都是静止的平衡状态，受力特点相同：F浮＝G物
（2）不同点：
① 悬浮是物体完全浸没在液体中： V排＝V物 ；对于实心物体： ρ物＝ρ液
② 漂浮是部分浸没：V排漂浮：
F浮＝G
悬浮：
F浮＝G
【讨论交流】 悬浮和漂浮有何异同
【视频演示】 鸡蛋的沉浮
取一枚新鲜鸡蛋，放在清水中观察它在水中沉浮的情况。
向水中慢慢加些盐，并轻轻搅拌，观察到鸡蛋怎样运动？
如果再加些清水，又会发生什么现象？
水
浓盐水
现象：鸡蛋放在清水中先是沉底；
加盐后，鸡蛋上浮直至漂浮在水面上；
再加清水后，鸡蛋又下沉直至沉底。
分析：鸡蛋受到的重力不变。
根据阿基米德原理 ρ液 变大，浮力就变大了，
鸡蛋的状态也就随之发生变化。
通过改变重力或浮力的大小，
可以改变物体的浮沉状态。
【 想想做做】 盐水浮鸡蛋
中国古代很早就将浮力用于生产、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。
独木舟
古代用船打捞铁牛
郑和下西洋
600周年纪念邮票
孔明灯
二、浮力的应用
轮船是钢铁制成的，钢铁的密度远大于水的密度，为什么可以漂浮
在水面上，还能承载那么多货物呢？
制作橡皮泥小船
橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中会下沉。怎么使它漂浮在水面？
比一比，看看谁做的船能承载更多的重物？
下沉
漂浮
能承载重物
的橡皮泥船
把橡皮泥做成瓢状，它所受的重力没变，
但排开水的体积变大了，因而受到的浮力
变大了，所以能浮在水面上，
轮船 就是根据这个道理制成的。
二、浮力的应用
想想做做
（1）工作原理：
利用空心的方法，增大可以利用的浮力，漂浮在水面上。F浮=G
（2）排水量（m排）：轮船满载时排开水的质量.
所以：m排= m船+m货
因为轮船漂浮：
F浮=G ， F浮= m排g
轮 船
（1）原理：靠改变自身重力上浮和下潜。
（2）方法：潜水艇体积______，浸没在水中时
浮力也 。
通过水箱的充水或排水来改变自身
的重力，实现上浮和下沉。
不变
不变
做一个潜艇
按图自制一个潜艇模型，把模型浸在水中，
从管中抽气，模型将怎样运动？
向管中打气，模型又会怎样？
潜水艇
动动手
（1） 原理：内部充有密度小于空气的气体（如氢气、氦气或热空气），
使浮力大于重力而升空。
（2）氢气球：利用氦气、氢气密度比空气的小，实现浮力大于重力。
（3）飞艇：通过改变自身体积，从而改变排开气体的体积实现上升和下降。
气球和飞艇
做一个塑料袋热气球
1. 取一个大的薄塑料袋，用细铁丝编一个简单的小筐，再用几条胶带把小筐
挂在纸袋下面，筐里放一团用酒精浸湿的棉花。
2. 把热气球拿到室外，点燃酒精棉，热气球就能升起来，你能解释热气球
升起来的原因吗？
3. 想一想用什么办法能使升起的热气球降回地面？
想想做做
利用热空气密度小，空气受热膨胀，热气球体积增大，也就是增大 V排 达到
增大浮力的作用。调节气囊中的空气的温度，控制气球的升降。
调大火焰上升：空气温度升高，热胀，部分气体被排出，重力小于浮力；
调小火焰下降：空气温度降低，冷缩，外面的空气进入球体，重力大于浮力。
热气球比赛
热气球
热气球
你可以用圆珠笔芯自制一个密度计，找一根用完了的圆珠笔芯，
金属笔头向下，放入水中，笔芯静止时，在笔杆上标出水面的
位置，作为水的密度标记。然后放在盐水中，你有什么发现，
你知道它的原理吗？
简易密度计
密度计在液体中总是漂浮的状态，
F浮＝G ，浮力大小不变。
刻度特点：上小下大，刻度间隔不均匀.
密度计的原理：
密度计的用途：直接测量液体的密度
自制密度计
想想做做
【实验视频】 密度计
【本课小结】
一、物体的浮沉条件
二、浮力的应用
（2）浮力不变，改变自身重力：潜水艇的沉浮
（1）重力不变，改变浮力：轮船
（3）同时改变重力和浮力的大小：氢气球、热气球
物体的浮沉条件
上浮
漂浮
悬浮
下沉
F浮>G物
ρ 液> ρ物
F浮< G物
ρ 液< ρ物
F浮= G物
ρ 液= ρ物
F浮= G物
ρ 液> ρ物
【典例精析】知识点1：物体的浮沉条件
小明和小强分别把体积相同的实心木块和实心铁块同时浸没在水中，
松手后发现木块上浮，铁块下沉；对上述现象他两展开讨论，
你认为他们的说法中错误的是（　 ）
A．铁块的密度大于水的密度，木块的密度小于水的密度；
B．在铁块下沉的过程中，铁块受到的浮力小于铁块受到的重力；
C．当两物体都处于静止状态时，铁块受到的浮力大于木块受到的浮力；
D．因为木块受到的浮力比铁块受到的浮力大，所以木块上浮，铁块下沉
【典例精析】知识点1：物体的浮沉条件
放在水平桌面上的甲乙两个相同的容器盛有不同的液体，现将两个相同的
物块分别放在两容器中，当物块静止时，两容器中的液面恰好相平，两物块
所处的位置如图所示，则（　　）
A. 甲容器中物块排开液体的重力较大
B. 甲容器底受到的压强大
C. 乙容器中的液体密度大
D. 乙容器中物块受到的浮力大
【典例精析】知识点1：物体的浮沉条件
把体积为 2×10-3m3、重为 12N 的物块放入水中，当它静止时所处的状态
及受到的浮力大小分别为（ g 取 10N/kg ）（ ）
A．漂浮，F浮=20N B．漂浮，F浮=12N
C．沉底，F浮=20N D．沉底，F浮=12N
【典例精析】知识点1：物体的浮沉条件
一重为 0.6N 的鸡蛋先后放入甲、乙两液体中，如图所示，鸡蛋在甲中悬浮，
在乙中漂浮，则鸡蛋在甲中受到的浮力为　 　N，
甲的密度　 　乙的密度（选填“＞”、“＜”或“=”）．
0.6
＜
【典例精析】知识点1：物体的浮沉条件
某课外活动小组在探究物体的“浮沉条件”时，将一个质量为 100g 的物体
浸没在装满水的深桶中，溢出 90g水，物体受到的浮力是___________N
（ 取g＝10 N/kg）；这个物体在水中将会__________（填“上浮”“下沉”
或“悬浮”）。放入物体后水对桶底的压强________（填“大于”“小于”
或“等于”）放入物体前水对桶底的压强。
0.9
上浮
不变
【典例精析】知识点1：物体的浮沉条件
北方人有吃饺子的习惯，刚包好的饺子，为什么放入水中会下沉，
而过一会儿饺子会浮起来？
答案：
刚刚包好的饺子，放入水中时，由于饺子所受浮力小于重力，所以下沉；
过一会儿，由于饺子受热后内部空气膨胀，饺子的体积增大，
排开水的体积也增大、浮力增大，
当饺子所受到的浮力大于重力时，它会浮起来。
【典例精析】知识点2：物体的浮沉条件的应用
物理小组制作的潜水艇模型如图所示。
通过胶管 A 从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气，就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。
当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时，若从 A 管吸气，烧瓶将会（ ）
A．上浮，它受到的浮力增大
B．下沉，它受到的浮力减小
C．下沉，它受到的浮力不变
D．上浮，它受到的浮力不变
【典例精析】知识点2：物体的浮沉条件的应用
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）。
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），
已知酒精的密度为 0.8g/cm3，水的密度为 1.0g/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6cm，她在密度计上距顶端
6cm 处标记刻度线，该刻度线对应的密度值为 0.8g/cm3。
小慧将该密度计放入水中，密度计静止时 L 为8cm，她在密度计上距顶端 8cm处标记
刻度线，该刻度线对应的密度值为 1.0g/cm3。利用上述数据，可计算出该密度计上对应
密度值为 1.25g/cm3 的刻度线到密度计顶端的距离为（忽略铜丝的体积）（　　）
A．9.2cm B．9.6cm C．10cm D．10.4cm
【典例精析】知识点2：物体的浮沉条件的应用
普通潜水艇从海面下潜但未全部没入海水的过程中，
它所受的浮力逐渐________（填“变大”“不变”或“变小”）；
若潜水艇悬浮在海水中，当用压缩空气把水舱中的海水排出一部分时，
潜水艇将________（填“上浮”或“下沉”）；
在露出海面之前，潜水艇所受的浮力将________（填“变大”“不变”
或“变小”）。
变大
上浮
不变
【典例精析】知识点2：物体的浮沉条件的应用
体育、娱乐活动用的热气球如图所示。
当热气球静止在空中某高度时，如果将燃烧器的火焰调小一些，
热气球就会下降，下降过程中气囊的体积不变。
请分析说明热气球从静止位置下降的原因。
答案：
热气球静止在空中时，重力等于浮力，且气囊内、外气体压强相等；
火焰调小一些后，气囊内气体温度降低，压强变小，小于外部气体压强，
气囊外空气进入气囊内，热气球重力变大；
因为浮力不变，所以重力大于浮力，热气球就会下降。
【典例精析】知识点2：物体的浮沉条件的应用
小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。
（1）取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。
塞入金属丝的目的是使吸管能　 在液体中。
竖直漂浮
【典例精析】知识点2：物体的浮沉条件的应用
小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。
（2）将吸管放到水中的情景如图（a）所示，测得浸入的长度为 H；放到另一液体中的情景
如图（b）所示，浸入的长度为 h。
用 ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度，则ρ液　 ρ水（选填“＞”、“＜”或“＝”），
ρ液与ρ水、h 及 H 的关系式是 ρ液＝　 。
＞
【典例精析】知识点2：物体的浮沉条件的应用
小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。
（3）小明根据图（a）在吸管上标出1.0刻度线（单位g/cm3，下同），再利用上述关系式
进行计算，标出了 0.8、0.9、1.1、1.2 的刻度线（图中未画出）。
结果发现，1.1 刻线是在 1.0 刻线的　 　（选填“上”或“下”）方。
下
【典例精析】知识点2：物体的浮沉条件的应用
小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。
（4）为检验刻度误差，小明取来食油，先用天平和量筒测量其密度，
然后再用这个密度计测量。但操作时却出现了图（c）所示的情形，这让他很扫兴。
难道实验就此终止了吗，根据经验或思考，在不更换食油的情况下，
你认为可以进行怎样的尝试：　 　。
再向容器中加油或者将容器换成直径细些的

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