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第4节 沉与浮
第十章 流体的力现象
知识点
知1－讲
1
物体的沉浮条件
1. 沉浮现象
(1)物体上浮，最终漂浮在液面上；
(2)物体悬浮，可以静止在液面下任何位置；
(3)物体下沉，最终沉入液体底部。
知1－讲
2. 物体的沉浮条件
(1)物体的沉浮取决于浮力与重力的大小关系：
状态 物体浸没在液体中 物体部分浸在液体中
上浮 悬浮 下沉 漂浮
条件 F浮>G物 F浮=G F浮示意图
知1－讲
(2)物体的沉浮与密度的关系：
特别提示
证明：由于物体浸没在液体中，则V排=V物，物体的重力G 物=ρ物gV物，物体所受的浮力F浮=ρ液gV排=ρ液gV物。
(1)若ρ物<ρ液，则G物(2)若ρ物=ρ液，则G物=F浮，物体受平衡力的作用，会悬浮；
(3)若ρ物>ρ液，则G物>F浮，故物体会下沉。
知1－讲
①浸没在液体中的物体，若ρ物<ρ液，物体将上浮，最终漂浮；
②浸没在液体中的物体，若ρ物=ρ液，物体将悬浮；
③浸没在液体中的物体，若ρ物>ρ液，物体将下沉。
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3. 沉浮条件的理解
(1)上浮和下沉是动态过程。物体浸没在液体中时，受到的浮力最大。
①当F 浮>G 物时，物体在重力和浮力的共同作用下，在液体中向上运动——上浮。随着物体不断上浮，其将有一部分开始露出液面，物体所受的浮力也开始减小，一直减小到F 浮=G 物时，物体就处于平衡状态——漂浮。
知1－讲
②当F 浮知1－讲
(2)漂浮和悬浮时，物体处于平衡状态。
警示误区:
悬浮与漂浮的区别和联系：
悬浮 漂浮
在液体中的位置 液体内部任意位置静止 液体表面任意位置静止
体积关系 V排=V物 V物＞V排
密度关系 ρ物=ρ液 ρ物<ρ液
力的关系 F浮=G物
知1－练
[中考·齐齐哈尔] 一个李子的体积约为60 cm3，质量约为66 g，若把李子放入水中静止时将 ________( 填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)。一个西瓜的体积为6×103 cm3，所受重力为55 N，若把西瓜浸没在水中后放手，当西瓜静止时所受浮力为________N。(g 取10 N/kg)
例 1
沉底
55
知1－练
解题秘方：可以根据物体重力G 物与浮力F 浮之间的关系判断物体的沉浮，也可以根据物体密度ρ物与液体密度ρ液之间的关系判断物体的沉浮。
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解析：李子的质量m 李=66 g=0.066 kg，李子所受的重力G 李=m 李g=0.066 kg×10 N/kg=0.66 N，李子浸没后受到的浮力F 浮李=ρ水gV 排李=1.0×103 kg/m3×
10 N/kg×60×10－6 m3=0.6 N，因为F 浮李＜ G 李，所以以李子放入水中静止时会沉底。将西瓜浸没在水中时，V 排瓜=V瓜=6×103 cm3=6×10－3 m3，此时西瓜受到的浮力F 浮瓜=ρ水gV 排瓜=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10－3 m3=60 N，西瓜所受重力G 瓜=55 N，因为F 浮瓜＞ G 瓜，所以放手后西瓜将上浮，最终处于漂浮状态，漂浮时西瓜受到的浮力F 浮瓜′=G 瓜=55 N。
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误区警示：计算浮力，首先应判断物体的沉浮状态。如用以下方法算出的结果就不是西瓜最终受到的浮力：F 浮瓜=ρ水gV 排瓜=1.0×103 kg/m3×
10 N/kg×6×10－3 m3=60 N。
知1－练
一题多解:
另解：李子的密度 1.1 g/cm3,ρ李>ρ水，故李子将沉底；
西瓜的质量m瓜= 5500 g，西瓜的密度ρ瓜= ρ瓜<ρ水，故
西瓜将上浮，直至漂浮，最终西瓜受到的浮力F浮瓜′=
G 瓜=55 N。
知识点
控制沉与浮
知2－讲
2
1. 浮船打捞
(1) 原理：通过减小打捞船的总重力使打捞船上浮，拉动打捞物。
(2) 理解：现代打捞船是把装满水的浮筒绑在船上，然后排出浮筒里的水。
知2－讲
2. 气球和飞艇
(1)原理：充入密度小于空气的气体(或加热空气)，利用空气浮力来升空。
(2)理解：若氢气球和氦气球放出气球内的一部分气体，其排开空气的体积变小，浮力F 浮变小，当G>F 浮时气球将会降落；对于热气球，停止加热，则其排开空气的体积不变，浮力F 浮不变，球内空气温度降低，密度变大，自身重力G 变大，当G>F浮时热气球将会降落。飞艇的降落与气球类似。
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延伸拓展
热气球的球体底部有个进气口，离火焰很近；当球体内快充满空气时，用加热器对球内的空气加热，使球内空气密度小于外界空气密度，气球受到的浮力大于受到的重力，热气球升入空中。通过加大火焰，还能使热气球急速上升。为了能定向航行而不风飘荡，人们改进热气球，制成了飞艇。
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[多选] 如图1 所示，在热气球下方开口处燃烧液化气，使热气球内部气体温度升高，热气球开始离地，徐徐升空。分析这一过程，下列表述正确的是( )
A. 热气球内的气体密度变小，所受重力也变小
B. 热气球内的气体密度不变，所受重力也不变
C. 热气球所受浮力变大
D. 热气球所受浮力不变
例2
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解题秘方：气体密度可利用公式ρ =分析或根据密度的影响因素判断，热气球所受浮力利用阿基米德原理F 浮=ρ 空气gV 排分析。
解析：热气球内部空气温度升高，体积增大，部分空气跑到热气球外部，则热气球内的空气密度减小，热气球整体所受重力G 减小；热气球的体积不变，由阿基米德原理F 浮=ρ空气gV排知热气球受到的浮力不变，当F浮>G时热气球升空
答案：AD
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1. 国家经济的崛起离不开强大国防的保障。满载排水量为13 000 吨的南昌舰作为我国首艘055 型导弹驱逐舰，在战备转型和技术训练中表现优秀。下面说法正确的是（　　）
A. 南昌舰满载时所受浮力为1.3×107 N
B. 南昌舰导弹垂直发射单位多达112 个，具备强大的打击能力。导弹发射时通过向下喷射高温高压燃气获得动力，表明力的作用是相互的
C. 一枚导弹从南昌舰上发射后， 南昌舰所受浮力不变
B
沉与浮
物体的沉浮
条件
应用
浮船打捞
热气球
浮船打捞
漂浮：F浮=G
上浮：F浮＞G
悬浮：F浮=G
下沉：F浮＜G

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