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第四节 物体的浮与沉
第九章 浮力
知1－讲
感悟新知
知识点
物体的浮沉条件
1
1. 探究物体的浮沉条件
(1) 如图 1 甲所示，把一小玻璃瓶装满水后，塞上瓶塞，置于量筒内，量筒中的水面从 40 m L 刻度线处上升到 50 m L刻度线处。
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(2) 把三个与(1)中相同的小玻璃瓶分别装入适量水后，塞上瓶塞，用电子秤分别测得其质量。接着将三个小玻璃瓶分别浸没在装有适量水的 A、 B、 C 三个相同的容器中，然后松手，观察到 A 中小玻璃瓶上浮、 B 中小玻璃瓶悬浮、 C 中小玻璃瓶下沉，如图 1 乙。实验记录如下表。
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实验操作 A B C
小玻璃瓶浸没在水中时受到的浮力 F 浮 =ρ 水 gV 排 =1.0× 103 kg/m3× 10 N/kg× 10× 10-6m3=0.1 N 总质量 m 瓶 5 g 10 g 15 g
总重力 G 瓶 0.05 N 0.1 N 0.15 N
小玻璃瓶的浮沉状态 上浮 悬浮 下沉
所受浮力与重力的大小关系 F 浮 >G 瓶 F 浮 =G 瓶 F 浮 感悟新知
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总结归纳
合力与物体运动状态的关系
把物体放入水中后静止，物体的运动状态与物体所受力的合力的关系：
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2. 浸没在液体中的物体的浮沉条件
(1)当 F 浮 >G 物时，物体上浮。
(2)当 F 浮 =G 物时，物体悬浮。
(3)当 F 浮 知1－讲
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3. 浸没在液体中的物体的浮沉状态对应的物体与液体
密度的关系
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方法点拨
利用“寻根法”，确定漂浮和沉底物体与所在液体的密度的关系
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4. 物体浮沉的末状态
(1)上浮的末状态：漂浮，此时 F 浮 =G 物。
(2) 下沉的末状态：沉底，且受到容器底部对物体的支持力，此时 F 浮 深入思考 某液体中悬浮的物体能否漂浮在同种液体中？
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深度理解
悬浮的物体所受的浮力等于重力 ; 这个物体露出水面后，排开液体的体积变小，由阿基米德原理可知受到的浮力变小，这时由于物体所受的浮力小于重力，而不能静止。即悬浮的物体不能在同种液体中漂浮。
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如图 2 所示，将同一个小球分别放入 甲、乙、丙三种不同液体中，静止时小球在甲液体中漂浮、在乙液体中悬浮、在丙液体中下沉到底部。如果用 ρ 甲、 ρ 乙、 ρ 丙分别表示三种液体的密度， F 甲、 F 乙、 F 丙分别表示小球在三种液体中受到的浮 力，下列说法正确的是( )
A. ρ 甲>ρ 乙>ρ 丙， F 甲=F 乙>F 丙
B. ρ 甲<ρ 乙 <ρ 丙， F 甲=F 乙>F 丙
C. ρ 甲>ρ 乙>ρ 丙， F 甲>F 乙>F 丙
D. ρ 甲<ρ 乙 <ρ 丙， F 甲>F 乙>F 丙
例1
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解题秘方：根据物体的浮沉状态比较物体密度和液体密度的关系及所受浮力与重力的关系：
状态 密度关系 浮力与重力的关系
漂浮 ρ 物 <ρ 液 F 浮 =G 物
悬浮 ρ 物 =ρ 液 F 浮 =G 物
沉底 ρ 物 >ρ 液 F 浮 知1－练
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解析： 同一小球在甲液体中漂浮，在乙液体中悬浮，在丙液体中下沉到底部，故 ρ 球 <ρ 甲， F 甲 =G 球；
ρ 球 =ρ 乙， F 乙 =G 球；ρ 球 >ρ 丙， F 丙 ρ 乙 >ρ 丙，小球在三种液体中受到的浮力的关系为 F 甲 =F 乙 >F 丙。
答案：A
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1. [ 中考·苏州 ] 将鸡蛋放入盐水中出现如图所示状态，缓慢向杯中加盐或水使鸡蛋悬浮，下列说法正确的是( )
A．加盐可以让鸡蛋悬浮
B． 鸡蛋悬浮时液体密度大
C．鸡蛋悬浮时所受浮力大
D． 鸡蛋悬浮时液体对杯底的压强大
D
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知识点
浮沉条件的应用
2
1. 密度计
(1)用途：测量液体的密度。
(2) 构造：密度计是一根上部标有刻度、形状特殊的玻璃管，管下部的玻璃泡内封装入小铅丸。
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(3)原理：
①密度计排开液体越多，液体密度越小。
②密度计排开液体越少，液体密度越大。
(4) 刻度线分布特点：①刻度线从上到下，对应的密度值越来越大；②刻度线上稀下密。
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(5) 使用方法：如图 3 所示，将密度计放入待测液体中，当密度计静止时，读出与液面齐平的刻度值，即是液体的密度。图中液面对应 1.4，说明该液体的密度是 1.4×103 kg/m3。
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方法点拨
转换法测量液体的密度
同一物体漂浮在不同液体中所受的浮力都等于其所受的重力，根据变形式 V 排 = ，把液体密度的大小转化为排开液体的体积大小；从而把无形的密度转化为有形的体积，方便密度的测量。
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2. 盐水选种 我国农民常采用盐水浸泡法来选种。
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易错提醒
不要认为排水量是轮船“排开水的重力”，或“排开水的体积”。
轮船的排水量指的是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，排开水的质量不是轮船的 “排水量”。
轮船满载漂浮，即G 总=F 浮，m 船+m 货=m 排。
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3. 轮船
(1) 原理 ：采用“空心法”，把密度比水大的
钢铁制成空心的轮船，能使它能排开更多
的水，使轮船漂浮在水面上，空载时，
F 浮 =G 船。
(2) 排水量：轮船上装满货物时， G 总 =F 浮。排水量 = 轮船自身的质量 + 满载时货物的质量，即 m 排 = m 船 +m 货。
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4. 潜水艇
(1) 工作原理：潜水艇通过改变自身重力 G 潜来实现上浮或下潜。
(2) 工作过程(如图 5 所示)。潜水艇浸没在海水中时，所受浮力 F 浮不变。
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①潜水艇下潜：如图所示，阀门打开，海水进入压力舱，潜水艇受到的重力 G 潜变大，当 F 浮 ②潜水艇上浮：如图所示，压缩空气打入压力舱，将海水排出，潜水艇受到的重力 G 潜变小，当 F 浮>G 潜时，潜水艇上浮。
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思维点拨
发散思维在轮船和潜水艇中的应用
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5. 热气球
(1)构造：如图 6 所示，由吊篮、燃气装置、
气袋等组成。
(2)工作原理：通过改变内部气体的密度实现浮沉。
(3) 工作过程（忽略体积变化）：燃烧燃气装置内的燃料→
加热气袋内的气体→气袋内的气体热胀，部分气体从气
袋内溢出（体积不变、质量变小）→气袋内气体的密度变
小→气袋内气体的密度比外部气体的密度小到一定程度
时，热气球便上浮了。
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思维点拨
发散思维在现代热气球发明过程中的应用
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远望 6 号远洋测量船，排水量为 25 000 t，满载时受到的浮力为_________ N。远望 6 号测量船可在南、北纬 60 度以内的任何海域航行，能完成对各类航天飞行器的海上跟踪测控任务。满载的测量船在密度不同的海域漂浮时，受到的浮力_____ （填“相同”或“不同”），在密度小的海域航行时，测量船排开海水的体积_______ （填“变大”“变小”或“不变”）。（ g 取 10 N/kg）
例2
2.5×10 8
相同
变大
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解题秘方：轮船的工作原理：
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解析： 远望 6 号满载时受到的浮力 F 浮 =G 排 =m 排g=25 000× 10 3 kg×10 N/ kg=2.5×10 8 N；满载的测量船在密度不同的海域航行时，受到的浮力都等于满载的测量船的总重力，故受到的浮力相同；根据 V 排 = 可知，所受浮力不变时，液体的密度越小，排开液体的体积越大。
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2. [ 中考·眉山 ] 物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计，分 别放入盛有不同液体的两个烧杯中，静止时液面相平如图所示，密度计分别在两液体中受到的浮力F 甲____ F 乙，液体对 杯底 的 压 强 p 甲_____ p 乙（均填“<”“ =”或“ >”）。
＝
<　
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我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇（如图 7 所示）从科考基地上升到海拔 9 032 m 的高空，创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。浮空艇内充的是密度_____ （填 “大于”或“小于”）空气的气体；该浮空艇是软式飞艇，上升过程中需通过调整气囊中的气压来保持外形不变。上升过程中，该浮空艇受到的浮力 ______（填“增大”“减小”
或“不变”）。
例3
小于
减小
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解题秘方：改变浮空艇受到的浮力的方法：
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解析： 浮空艇是利用在空气中所受的浮力来工作的，根据物体的浮沉条件可知，浮空艇内充的是密度小于空气的气体；上升过程中，该浮空艇排开空气的体积不变，空气密度随海拔的升高而变小，根据 F 浮 =ρ 气 V 排 g 可知，该浮空艇受到的浮力减小。
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3.如 图所示，用塑料瓶制成的潜水艇 模 型悬浮于水中，此时模型受到的浮力______ （填“＞”“＜” 或“＝”）自身的重力。当通过进、排气管向瓶中打气时，模 型的总重力 将______ （ 填“ 变大”“不变”或“变小”），模 型将_______（填“上浮”或“下潜”）。
＝
变小
上浮
物体的
浮与沉
应用
密度计
盐水选种
轮船
潜水艇
热气球
物体的浮与沉
条件
上浮： F 浮 >G 物
悬浮： F 浮 =G 物
下沉： F 浮

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