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9.3 物体的浮沉
第九章 浮力
知识点
物体的浮沉条件
知1－讲
1
实验 序号 实验方法 观察小瓶的 运动情况 小瓶受力情况分析
1 把盖上盖子的空小瓶 浸没于水中，再松手 上浮 受到浮力和重力F浮＞G
2 把装满水并盖上盖子的小瓶，浸没于水中，再松手 下沉 受到浮力和重力F浮＜G
3 把装上适量水并盖上盖子的小瓶，浸没于水中，再松手，小瓶停留在水中不动 悬浮 受到浮力和重力F浮=G
知1－讲
总结归纳：
(1)浸在液体中的物体，其浮沉取决于它所受到的浮力和重力的大小。
(2)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。
判断物体的浮沉状态，是根据浮力和重力大小综合比较的，不能只根据重力或浮力大小判断。
知1－讲
关联思考 物体的浮沉条件是对浸入液体中的物体除了受重力和浮力作用外不再受其他力的作用而言的。由于重力和浮力是同一直线上的两个力，能否由二力的合力是否为零以及合力的方向来判定物体的浮沉？
知1－讲
关联结果
能。当G>F浮时，F合=G-F浮≠0,合力方向与G的方向相同，竖直向下，物体下沉；
当G=F浮时，F合=GF浮=0,物体在液体内静止，处于漂浮或悬浮状态；
当G知1－练
例 1
[中考·广安]如图1 甲所示，足够高的圆柱形薄壁容器，装有适量的水放在水平桌面上。现将一个质量为2 kg、底面积为100 cm2 的均匀长方体竖直放入容器中，受到容器的支持力为4 N，此时长方体所受浮力为_____ N。若再加入适量的水使长方体刚好漂浮，
如图乙所示，则此时水面的高度与图甲
相比增加了_____cm。(ρ 水=1.0×103 kg/m3，
g取10 N/kg）
16
4
知1－练
解题秘方：物体在容器底部静止时，根据受力平衡分析所受浮力，然后计算浸入的深度。物体漂浮时根据浮力等于重力，计算所受浮力，然后计算浸入的深度，据此得出液面高度的变化。
知1－练
解析：长方体静止时受力平衡，长方体受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力和竖直向上的浮力作用，则浮力F 浮=G-F 支持=mg-F 支持=2 kg×10 N/kg-4 N=
16 N，此时，长方体浸入水中的深度h===
=0.1 6 m。
知1－练
此时，长方体浸入水中的深度h ′= ===
0.2 m，
此时水面的高度与图甲相比增加了Δh=h ′-h=
0.2 m-0.1 6 m=0.0 4 m=4 cm。
知1－练
1-1.[模拟· 天津] 圆柱形玻璃容器中装有适量的水，某物体的体积为3×10-3 m3，当把它浸没在水中时，它所受的浮力为______ N；若该物体重力为40 N，则物体对容器底部的压力大小为______N。(g取10 N/kg)
1-2.[模拟·德阳] 小球质量为200 g，体积为300 cm3，把它浸没在水中，放开手后，最终小球静止时所受浮力为______ N。(g取10 N/kg)
30
10
2
知2－讲
知识点
物体浮沉和密度的关系
2
1. 用实验探究物体浮沉和密度的关系
实 验 操 作 (1)把一个鸡蛋轻放入浓盐水中，使鸡蛋处于漂浮状态
(2)然后缓缓倒入清水，并轻轻搅拌，鸡蛋慢慢变为悬浮，继续加入清水，鸡蛋下沉
(3)再加适量盐粒，鸡蛋重新缓慢上浮
知2－讲
续表
分析 论证 (1)倒入清水后，盐水密度减小，鸡蛋慢慢变为悬浮再下沉，说明液体密度减小物体下沉
(2)再加适量盐粒后，盐水密度增加，鸡蛋上浮，说明液体密度增加物体上浮
总结归纳：物体浮沉和液体密度有关。
知2－讲
2. 浮沉条件和密度关系理论分析
上浮 下沉 悬浮 漂浮
图 示
理 论 推 导 F浮>G ρ液V排g>ρ物V 物g V排=V物 ρ液>ρ物 F浮ρ液gV排=ρ物gV物
V排ρ液>ρ物
知2－讲
指点迷津
F浮=G时，物体可能处于漂浮或悬浮；而ρ物＝ρ液时，物体只能处于悬浮状态。
知2－讲
总结归纳：
(1)ρ物=ρ液 悬浮；
(2)ρ物>ρ液 下沉(最后沉底) ；
(3)ρ物<ρ液 上浮(最后漂浮)。
知2－讲
知识链接
悬浮 漂浮 沉底
F浮=G F浮=G F+N=G
ρ液=ρ物 ρ液>ρ 物 ρ液<ρ物
V排=V物 V排可以停留在液体的任何深度处 是“ 上浮”过程的最终状态 是“ 下沉”过程的最终状态
处于平衡状态，受平衡力作用
知2－练
[期中·大庆]把一个质量为90 g、体积为100 cm3 的
玩具球，轻轻放入盛满水的烧杯中，当玩具球静止时，溢出水的质量m1=_______g。把此玩具球轻轻放入盛满酒精的烧杯中，放手后玩具球将_______ (填“下沉”“漂浮”或“上浮”)，当玩具球静止时，溢出酒精的质量m2=_______g，静止时该玩具球受到的浮力是_______N。(酒精密度为0.8×103 kg/m3，g 取10 N/kg，烧杯足够大)
例 2
90
下沉
8
0.8
知2－练
解题秘方：本题利用阿基米德原理和物体的浮沉条件进行求解。
解析：玩具球的密度ρ 物===0.9 g/cm3=0.9×
103 kg/m3 ＜ ρ 水，所以把玩具球轻轻放入盛满水的烧杯中，玩具球将漂浮；由物体的浮沉条件和阿基米德原理可得，玩具球受到的浮力F 浮=G 排=G 物，即m 排g=m 物g，所以m排=m物=90 g，即溢出水的质量m1=m排=90 g。
知2－练
因为ρ 物＞ρ 酒精，所以把玩具球轻轻放入盛满酒精的烧杯中，玩具球将下沉；玩具球排开酒精的体积V排酒=V物=100 cm3，溢出酒精的质量m2=m排酒=ρ 酒精V排酒=0.8 g/cm3×100 cm3=
80 g。玩具球所受的浮力F浮酒=G排酒=m排酒g=80×10-3 kg×
10 N/kg=0.8 N。
知2－练
2. [新趋势真实情境期中·临沂]选择优良种子，是农业丰收的基本保证，盐水选种是我国古代劳动人民发明的一种巧妙选种的方法：将待选的种子放入浓度适当的盐水中，良种沉入盐水底，次种则漂浮于盐水
面，如图所示，但盐水浓度的把握是
关键，
知2－练
若盐水浓度过大，则可能出现的情形是( )
A. 有少量次种沉入水底
B. 所有种子全部沉入水底
C. 有少量良种漂浮于水面
D. 次种全部漂浮，良种全部沉底
C
知3－讲
知识点
浮沉条件在技术上的应用
3
1. 潜艇
潜艇是中空的，它可以漂浮在水面上，需要下沉时，就向水箱中注水，增加潜艇受到的重力；需要上浮时，就把水箱中的水排出，
减小潜艇受到的重力，
如图2 所示。
潜水艇是靠改变自身重力实现浮沉的。
知3－讲
2. 探测气球
气象台经常要放出探测气球(图3)用于气象观测。气球内充有密度比空气小得多的氢气，气球升空后，安装在它上面的探空仪能把空气的温度、气压、湿度、风速、风向等信息用无线电传送给地面观测站。
知3－讲
3. 浮筒打捞沉船
将几个充满水的大型浮筒沉入水底，用钢缆把浮筒与沉船紧紧地拴在一起，然后向浮筒中输入高压空气，将浮筒中的水排出，使沉船和浮筒所受的重力小于浮力，沉船就随着浮筒一起浮出水面。
工作原理：改变自身重力实现浮沉的。
知3－讲
4. 密度计
(1)测量液体密度的仪器, 刻度是上小下大, 上稀下密。(图4)
(2)原理：物体漂浮在液面上，即F 浮=G。
(3)密度计浸入液体中越深，
说明液体的密度越小。
同一支密度计测量不同液体密度时，在不同液体中所受浮力相同。
知3－讲
关联思考 密度计的刻度值为什么上小下大？
关联结果
密度计是根据物体漂浮在液面上的条件原理制成的。从物体的浮沉条件可知，漂浮在液面上的物体符合F浮＝G。由于密度计的重力G不变，所以它受到的浮力F 浮是一定的；又由F浮＝ρ液V排g 可知F，浮一定时，ρ液越大，V排越小，V排小表示密度计在液体中浮得浅些，此时对应的密度值大，所以密度计上刻度值呈现上小下大。
知3－讲
知识拓展
气囊在空气中，相当于浸没在空气中，即V排=V物。根据F浮=ρ空气V排g和G=G壳+G气可知，浮力大于球壳重力和球内所充的气体重力之和，气球或飞艇才能上浮，而气球或飞艇的载重G载重=F浮－G壳－G气体。
知3－练
学习了浮力知识以后，小明利用矿泉水瓶和小药瓶
制作了一个“浮沉子”。如图5 所示，当用力捏矿泉水瓶，使倒置的小药瓶中的水质量______(填“变大”或“变小”或“不变”)，从而“浮沉子”
会向下运动；松手后，小药瓶又会上升，
这个装置可用于演示 ______ (填“密度
计”“轮船”或“潜艇”)的工作原理。
例 3
变大
潜艇
知3－练
解题秘方：一定质量的封闭气体，温度一定时，体积越小，压强越大；浸入液体中的物体，重力大于浮力时下沉，重力小于浮力时上浮。
知3－练
解析：由图可知，用力捏矿泉水瓶，瓶内空气被压缩，压强变大，把水压入小药瓶内，小药瓶中的水质量变大，重力变大，当重力大于浮力时，“浮沉子”下沉；松手后，小药瓶内的压缩空气将水压出，小药瓶的重力减小，重力小于浮力，小药瓶又会上升；由分析可知，“浮沉子”与潜艇工作原理相同，是靠改变自身重力来控制浮沉的。
知3－练
3. [立德树人家国情怀中考·泸州]中国长征18 号核潜艇引领中国核潜艇新高度。在进行战备训练时，下列对该潜艇的说法中正确的是( )
A. 通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉
B. 在水面下匀速下潜过程中， 受到的浮力增大
C. 从长江潜行进入东海时， 需要往水舱内注水
D. 从长江潜行进入东海时， 受到的浮力会变小
C
物体的浮沉
漂浮：F浮=G
物体的浮沉
应用
条件
上浮：F浮＞G
悬浮：F浮= G
下沉：F浮＜G
轮船
潜艇
气球、飞艇

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