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第十章 浮力
第1课时 物体的浮沉条件
第3节 物体的浮沉条件及应用
学习目标
1. 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。
（重点）
2. 运用力学知识综合分析解决浮力问题。（难点）
3. 通过实验观察，认识物体浮与沉现象。锻炼学生观察分析能力。
（素养）
浸在液体中的物体所受到的浮力等于物体 ，
这就是阿基米德原理。
2. 阿基米德原理公式及推导：
F浮= = = 。
物体漂浮时，由 得：F浮 G物。
物体沉底时，由 得：F浮+ F拉 G物。
排开液体的重力
G排
m排g
ρ液 gV排
三力平衡
二力平衡
=
=
下沉
上浮
物体的浮与沉是由什么因素决定的呢？
我们可以从浸在液体里的物体的受力情况去分析，设计如右图所示的实验来验证。
学生实验：探究物体的浮沉条件
1．物体重力与浮力大小关系
实验序号 实验方法 观察小瓶运动情况 小瓶受力情况
1 把盖上盖子的空小瓶浸没于水中再松手
2 把装满水并盖上盖子的小瓶浸没于水中，再松手
3 设法使小瓶既不上浮也不下沉，即静止在水中（也叫作悬浮）
小瓶上浮
小瓶下沉
小瓶静止
F浮 ＞G
F浮 ＜ G
F浮 ＝ G
悬浮
上浮
下沉
F浮
G
F浮
G
F浮
G
上浮： F浮＞G
F浮
G
漂浮
漂浮：F浮 = G
悬浮：F浮 = G
下沉： F浮＜G
沉底：F浮 ＜ G
沉底
F浮
G
1．物体重力与浮力大小关系
实验序号 上浮 下沉 悬浮 漂浮
浮沉条件
受力图示
F浮
G
F浮
F浮
F浮
G
G
G
F浮＞G
F浮＜G
F浮＝G
F浮＝G
沉底
F浮＜G
F浮
G
两个过程
三个状态
通过改变重力或浮力的大小，可以改变物体的浮沉状态。
浸没在液体中的物体，其浮沉取决于它所受到的 和 的大小。
物体的浮沉条件
浮力
重力
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
1.
质量相等的实心铝球和铁球放在水中，铁球受的浮力 铝球受的
浮力；若把它们都放在水银中静止时，则铁球受的浮力 铝球
受的浮力。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
小于
等于
2.
平时常见到 在水中会上浮；
在水中会下沉。
因为不同物质 不同。猜测物体在液体中的
沉浮跟物体密度与液体密度之间的关系有关。
木头、泡沫等
石块、金属块等
密度
一个实心物体浸在液体中，你能否根据物体密度与液体密度之间的关系，对物体的浮沉作出判断？
观察与思考
2．物体密度与液体密度间的关系
将新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中，观察鸡蛋在容器中的位置。
演示实验
G
F浮>G 上浮
F浮
G
F浮F浮
推导：
浮力：F浮＝ ρ液gV排 ； 重力：G ＝ ρ物g V物；
条件：实心物体浸没在液体中，受重力和浮力。
下沉：F浮< G
ρ液gV排<ρ物gV物
∵V排=V物
∴ρ液<ρ物
上浮：F浮> G
ρ液gV排>ρ物gV物
∵V排=V物
∴ρ液>ρ物
F浮
G物
F浮
G物
浮力：F浮＝ ρ液gV排 ； 重力：G ＝ ρ物g V物；
条件：实心物体浸没在液体中，受重力和浮力。
G
F浮
F浮=G 悬浮
G
F浮=G 漂浮
漂浮：由F浮=G物可得：
ρ液 gV排=ρ物 gV物
因为 V排所以 ρ液>ρ物
悬浮：由F浮=G物可得：
ρ液 gV排=ρ物 gV物
因为 V排=V物
所以 ρ液=ρ物
F浮
推导：
漂浮： F浮= G V排 ＜ V物
根据浮沉条件进行比较
ρ主沉浮
ρ液＜ ρ物
ρ液 = ρ物
ρ液 ＞ ρ物
悬浮： F浮= G V排 = V物
沉底： F浮＜ G V排 ＞ V物
请你分析鸡蛋在水中浮沉的奥秘！
总结：
如图所示，A、B两物体静止在水中，下列说法正确的是(　　)
A．两物体受到的浮力一定相等
B．两物体受到的浮力不相等，A物体受到的浮力大
C．两物体的密度不相等，B物体的密度大
D．两物体的重力不相等，B物体的重力大
C
3.
请思考：悬浮与漂浮有何相同点和不同点？
相同点：
都是一种静止的平衡状态，都满足F浮＝G物。
不同点：
(1) 悬浮是指物体全部浸入液体中，这时物体所受的浮力是最大浮力，
F浮＝ρ物gV物(V排＝V物)；
漂浮指物体部分浸入，此时V排(2) 漂浮条件是ρ液>ρ物，悬浮条件是ρ液＝ρ物．(物体为实心)
　对于浮沉条件的理解
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。
由物体的沉浮情况可以判断物体重力与浮力的大小关系及物体密度与液体
密度的大小关系，反过来由物体重力与浮力大小关系及物体密度与液体密
度的大小关系也可以判断物体的浮沉情况。
求解某物体在液体中所受的浮力，首先要明确 ，
若漂浮或悬浮则浮力 物体重力；若沉底则浮力应根据阿基米德原理求解。
物体在液体中所处的状态
等于
1.
2.
3.
根据阿基米德原理和浮沉条件做出的有关推论
密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，
则大块、小块 。
漂浮在水中的冰或含有木块、蜡块等密度小于水的物体的冰，熔化成水后
液面 ；若冰中含有铁块、石块等密度大于水的物体，冰熔化成水后
液面 。
漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体的密度就是液体
密度的 。
将漂浮物体全部浸入液体里，需加竖直向下的外力，且力的大小等于
。
仍都悬浮(或漂浮)
不变
下降
几分之几
液体对物体的浮力的增量
1.
2.
3.
4.
浮沉条件的应用：盐水选种
在用盐水选种时，
把漂浮的种子清除掉，
保留下沉的饱满种子。
水平桌面上有甲乙丙三个相同容器，装有不同液体，将三个相同的长方体物块A，B，C分别放入三种液体中，静止时三个容器的液面相平，如图，则下列判断正确的是（　　）
A．物体受到的浮力F浮A>F浮B=F浮C
B．容器对桌面的压力F甲＜F乙=F丙
C．放物体之后，液体对容器底的压强p甲>p乙>p丙
D．放物体之后，液体对容器底的压力F′A＜F′B＜F′C
D
4.
知识点1 从力的角度分析物体的沉浮
1.【2023·石家庄精英中学八年级校联考】体积相同的甲、乙两个实心球,同时轻轻放入盛水的烧杯中,最终甲球悬浮在水中,乙球沉入水底,则下列说法中正确的是(　　)
A.甲球受到的浮力小于重力
B.乙球不受浮力
C.甲球受到的浮力等于乙球受到的浮力
D.甲球受到的浮力大于乙球受到的浮力
基础过关
C
1
2
3
4
5
2.一物体的体积为100 cm3,重0.8 N,把它浸没在水中后放手,它将
　　　　(选填“上浮”“悬浮”或“下沉”),当该物体静止时受到
的浮力为　　　　N。(ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg)
上浮
1
2
3
4
5
0.8
知识点2 从密度的角度分析物体的沉浮
3.炖鸡汤的时候,鸡汤的表面总是浮着薄薄的一层油,这是因为鸡汤和油具有不同的(　　)
A.重力　　B.质量　　C.密度　　D.体积
C
1
2
3
4
5
知识点3 从物体的沉浮分析物体受力
4. 【跨学科实践·日常生活】【2023·山西中考】妈妈生日那天,小梦给妈妈煮饺子时发现,当把饺子放入沸腾的水中后,饺子先下沉到锅底,过了一会儿又上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是(不考虑饺子的吸水性)(　　)
A.饺子下沉的过程中,受到水的压强不变
B.饺子上浮的过程中,受到的浮力小于它所受的重力
C.饺子上浮的过程中,受到的浮力等于它排开的水所受的重力
D.饺子在水面漂浮时,受到的浮力大于它所受的重力
C
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3
4
5
5. 【核心素养 ·物理观念】质量相等的实心铜球、铁球和木球,分别放入盛有水的容器中(ρ铜>ρ铁>ρ水>ρ木,水足够多),三个球静止时,受到的浮力大小情况是(　　)
A.木球受到的浮力最大
B.铁球受到的浮力最大
C.铜球受到的浮力最大
D.三个球受到的浮力一样大
A
1
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3
4
5
能力突破
6.小明买了条金鱼,放在装有水的薄塑料袋中。将扎好口的塑料袋放入鱼缸中静止时(不计塑料袋重),塑料袋的位置是(　　)
A　　 B　　 C　　 D
B
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7. 【核心素养·科学思维】分别用木头、铜、铁制成甲、乙、丙三个小球,将它们放入足够多的水中,三个小球静止时位置如图所示,以下判断不正确的是(　　)
A.甲球一定是空心的
B.乙球一定是空心的
C.丙球可能是空心的
D.三个小球可能同时都是空心的
A
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8.【2023·河北】(多选)柱状容器内加入浓盐水,把一枚土豆轻轻放入其中,静止时土豆漂浮在水面上,如图甲所示;向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;注入适量清水时,土豆悬浮在盐水中,如图乙所示;继续注入清水,土豆沉到容器底部,如图丙所示。下列说法正确的是(　　)
A.漂浮在水面上时,土豆受到的浮力与其重力大小相等
B.悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时盐水的密度相等
C.沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力
D.沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变化
AB
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9.【2023·石家庄高新区外国语实验学校期中】如图所示,容积为 3 dm3的圆柱形容器放在水平桌面上,容器内装有质量为 1 kg的水,现将一个密度为0.6×103 kg/m3的木块放入容器中,木块与容器壁不接触,水恰好没有溢出,则木块的质量为 (　　)
A. 0.6 kg　B. 1.2 kg　C. 1.8 kg　D. 2 kg
D
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10.(多选)水平桌面上一平底容器用隔板分成左右两部分,隔板中间有一圆孔用橡皮膜封闭,首先向橡皮膜两侧分别注入适量的水和盐水,橡皮膜的形状恰好没有发生改变;然后将两个外形完全相同的物块A和B同时放入液体中,静止时物块A、B悬浮在同一水平面处,如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.橡皮膜左侧容器中的液体是水
B. 物块A受到的浮力等于物块B受到的浮力
C. 物块A的重力大于物块B的重力
D.容器左侧底部受到液体的压强大于右侧底部受到液体的压强
CD
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11.【2023·张家口统考一模】如图所示,体积相同的两个物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A刚好完全浸没,细线被拉直。已知A重6 N,B受到的浮力为 8 N,A、B的密度之比为3∶5。以下说法中正确的是(g取10 N/kg)(　　)
A. B受到的重力为3.6 N
B.细线对A的拉力为1 N
C. A的密度为0.75×103 kg/m3
D. B对容器底部的压力为2 N
C
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12. 【易错题】一个物体的体积为2×10-3 m3,所受重力为10 N,用手将其全部浸在水中时,它所受浮力为　　　　N,放手后物体将
　　　　(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),物体静止时所受浮力为　　　　N。(g取10 N/kg)
20
上浮
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13.【2023·保定高碑店开学考试】A、B两个实心小球体积相等,密度分别为ρA和ρB,用细线连接在一起,在某种液体中静止时状态如图所示,则该液体的密度ρ=　　　　(用ρA、ρB表示)。
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14.【2023·张家口统考一模】如图所示,实心正方体木块质地均匀,边长为4 cm,将该木块轻轻地放入侧倾放置且酒精已满的大烧杯内,待木块静止时,从杯中溢出32 g酒精。g取10 N/kg,ρ酒精=0.8×103 kg/cm3。求:
(1)木块受到的浮力。
解：(1)由阿基米德原理知,木块受到的浮力
F浮=G排=m排g=32×10-3kg×10N/kg=0.32 N。
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(2)木块排开酒精的体积。
解：木块排开酒精的体积
V排===4 ×10-5m=40 cm.
(3)木块的密度。
解：木块在静止时处于漂浮状态,则G木=F浮=mg=0.32 N,木块的体积V=(4cm)3=64 cm3 =6.4 ×10-5m3,
木块的密度ρ木====0.5×103kg/m3
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15.如图甲所示,一底面积为4×10-3 m2的圆柱体静止在水平桌面上。用弹簧测力计挂着此圆柱体从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,烧杯中原来水的深度为20 cm。圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止。如图乙所示的是圆柱体下降过程中,弹簧测力计的示数F随圆柱体下降高度h变化的图象。(g取10 N/kg)求:
(1)圆柱体未浸入水中时,烧杯底部受到水的压强是多少
解:(1)圆柱体未浸入水中时,烧杯底部受到水的压强ρ=ρ水gh0=1× 103kg/m3×10 N/kg×20x10-2m2 =2 000 Pa。
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(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是多少
解:由图象可知，AB段代表圆柱体还未浸入水中时弹簧测力计的示数,即G=F示1=12N,从h=14cm开始,弹簧测力计的示数不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,则对圆柱体受力分析可知,F浮=G-F示2=12N-8N=4N。
(3)圆柱体的体积是多少
解:由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,圆柱体的体积V物=V排===4×10-4m3
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(4)圆柱体的密度是多少
解：由G=mg可得,圆柱体的质量m===1.2kg,圆柱体的密度ρ物===3×103 kg/m3。
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16.(多选)如图所示,将一个空心铁球浸没入水中,放手后铁球恰好悬浮,若沿虚线方向将铁球切成大小不等的两块,有如图甲和乙所示的两种切法,则 (　　)
A.甲切法会导致小块下沉,大块上浮
B.甲切法会导致大块下沉,小块上浮
C.乙切法会导致两块都下沉
D.乙切法会导致两块都上浮
素养达标
AC
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17. 【核心素养·科学探究】如图所示,将装有适量水的小玻璃瓶瓶口向下,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,拧紧大瓶瓶盖,通过改变作用在大瓶侧面的压力大小,实现小瓶的浮与沉。则(　　)
A.用力捏大瓶时,小瓶能实现悬浮
B.用力捏大瓶时,小瓶内的气体密度变小
C.打开大瓶瓶盖,捏大瓶时也能使小瓶下沉
D.盖上小瓶瓶盖,捏大瓶时也能使小瓶下沉
A
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18.如图所示的是小明根据马桶进水阀门设计的简易水位控制器,当水槽中的水低于或等于最低水位线时,出水口就会自动出水,当水槽中的水位上升时,实心均质长方体物块A上浮联动使塞子下降堵住出水口,以达到自动控制水位的目的,当水在最低水位线时,物块A所受浮力为0,当水达到最高水位线时出水口被完全堵住(此时物块A体积的浸没在水中,且物块A对轻杆向上的力为10 N),已知最低水位线距水槽底部的距离为5 cm,物块A的体积为2×10-3 m3,规则长方体水槽的底面积为1 000 cm2,当水从最低水位线到最高水位线时水的增量为30 000 mL。(g取10 N/kg)求:
(1)物块A受到的最大浮力。
(2)物块A的密度。
(3)水对水槽底部的最大压力。
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(1)物块A受到的最大浮力。
解：由题意可知，当水达到最高水位线时，物块A体积的34浸没在水中，此时物块A受到的最大浮力：F浮=ρ水gV排=ρ水g×V=1×103kg/m3×10N/kg××2×10-3m3=15N；
(2)物块A的密度。
解：由题意可知，当水达到最高水位线时，物块A受到竖直向下的重力、轻杆对物块A的压力和水对物块A竖直向上的浮力处于静止状态，由力的平衡条件可知，物块A的重力：GA=F浮-F=15N-10N=5N，
物块A的密度ρ=0.25×103kg/m3；
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(3)水对水槽底部的最大压力。
解：水槽最高水位和最低水位的水量差高度差最高水位线的深度水对水槽底部的最大压力103kg/m3×10N/kg×0.35m×1000×10-4m2=350N
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状 态 上 浮 下 沉 悬 浮 漂 浮
物体受力分析
浮沉条件 力的比较
密度比较
特 点 说 明 F浮 ＞G物
F浮 ＜G物
F浮 =G物
F浮 =G物
F浮
G物
G物
F浮
F浮
G物
分析运动状态变化的过程
分析平衡状态
F浮
G物
ρ液＞ρ物
ρ液＜ρ物
ρ液=ρ物
ρ液＞ρ物
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
物体的浮沉条件
完成本课时相关练习

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