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第四节 水的浮力
第二课时
浮力
轮船漂浮在海面上
潜水艇悬浮在海水中
石头沉在水底
物体在液体中静止时有三种状态：
浮力
浸没在液体中的物体都会受到液体的浮力，有的物体要上浮，有的物体却下沉。那么物体在液体中的浮沉是由什么条件决定的？
为什么鸡蛋在含盐量不同的液体中会出现不同的浮沉状态呢？
受力分析
浮力
G物
F浮
悬浮
F浮=G物
G物
F浮
上浮
F浮>G物
G物
F浮
下沉
F浮浮力
F浮>G物
ρ液gV排液>ρ物gV物
V排液=V物
ρ液>ρ物
G物
F浮
上浮
漂浮
F浮=G物
ρ液gV排液=ρ物gV物
V排液ρ液>ρ物
浮力
F浮ρ液gV排液<ρ物gV物
V排液=V物
ρ液<ρ物
G物
F浮
下沉
沉底
G物=F浮+F支
G物>F浮
ρ液gV排液>ρ物gV物
V排液=V物
ρ液>ρ物
F支
浮力
G物
F浮
悬浮
F浮=G物
ρ液gV排液=ρ物gV物
V排液=V物
ρ液=ρ物
注意：此时物体可以悬停在液体内部任何位置
浮力
总结：
浮沉情况 受力情况 密度关系 体积关系
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
F浮>G物
F浮F浮=G物
F浮=G物
F浮+F支=G物
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
ρ液=ρ物
ρ液>ρ物
ρ液<ρ物
V浸=V物
V浸=V物
V浸=V物
V浸V浸=V物
浮力
【例】
一个体积为45dm3，质量为46.35kg的密封铁箱，不慎掉入海里，它将下沉到海底，还是悬浮在海水中，或是上浮到海面？如果这只铁箱掉在河里，又将出现怎样的情况？（已知海水的密度为1.03×103kg/m3)
G=mg=46.35kg×9.8N/kg=454.23N
当铁箱完全浸没在海水中时，
F浮=ρ海水gV排液=1.03×103kg/m3×9.8N/kg×45×10-3m3=454.23N
此时G=F浮，所以铁箱悬浮在海水中。
ρ河水<ρ海水，浸没在河水中时的浮力小于454.23N，即小于重力，将下沉。
浮力
沉入锅底
浮出水面
为什么？
浮力
当汤圆刚放入水中时，汤圆受到的浮力小于重力，汤圆沉入锅底；当汤圆煮熟时，它的体积增大，由F浮=ρ水gV排水可知，汤圆受到的浮力增大，当浮力大于重力时，汤圆上浮，最后漂浮在水面上。
浮力
ρ木<ρ水
木船漂浮在水面上
ρ铁>ρ水
为什么轮船没有下沉，而是漂浮在水面呢？
浮力
浮力
轮船
原理：采用“空心”的方法来增大排开水的体积，从而增大所受浮力，使其漂浮在水面上。
排水量（m排）：轮船的大小通常用排水量表示，排水量是轮船装满货物时排开水的质量，即排水量=船自身质量+满载时货物的质量（m排=m船+m货）。
浮力
载重线（吃水线）：船体与水面相交的线，表示轮船的吃水深度。
水温变化会影响轮船的吃水深度，故夏季和冬季的吃水线不相同；
由于海水、河水密度不同，轮船的吃水线也不同，轮船在载物时水面不能超过最大吃水线。
浮力
思考：一艘轮船从江河驶入大海后，吃水线会上升还是下降？
轮船从江河驶入大海，始终处于漂浮状态，即F浮=G，由于轮船所受重力不变，所以受到的浮力也不变。
ρ海水>ρ河水，根据F浮=ρ液gV排液，F浮不变时，ρ液变大，则V排液变小，所以轮船驶入大海后，排开水的体积减小，吃水线下降。
浮力
水
盐水
标记水面位置
F浮=ρ水gV排水
F浮’=ρ盐水gV排盐水
=
ρ水<ρ盐水
V排水>V排盐水
浮力
密度计
原理：是测量液体密度的工具。它是一根上部标有刻度、形状特殊的玻璃管，管下部的玻璃泡内装入小铅丸或汞。用它测量密度时，它始终处于漂浮状态，所受的浮力总是等于它受到的重力。
浮力
刻度特点：
用同一支密度计测量不同液体密度时，由于重力相同，所以密度计所受浮力相同。
F浮=G物，即ρ液gV排=ρ物gV物
=
m物
液体密度越大，V排越小
密度计的刻度值：
下大上小
浮力
潜艇
原理：通过改变自身的重力来实现上浮和下沉。
水舱充满水，G>F浮
潜艇下沉
压缩机排出水，G潜艇上浮
水舱有适量水，G=F浮
潜艇悬停在水面下任何深度
浮力
热气球
原理：通过加热的方式使球内气体受热膨胀，达到减小气体密度的目的，当热气球受到的空气浮力大于重力时，热气球就会上升。
浮力
飞艇
原理：通过在飞艇内部充入密度小于空气的气体，充气时体积增大，排开空气的重力增大，浮力也增大。当浮力增大到大于重力时，飞艇就上升，反之就下降。
练习
1.人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船，做法是将几个灌满水的浮筒沉到水底并拴在沉船两旁，把空气压进浮筒将浮筒里的水排出，沉船随着浮筒一起浮起。下列说法中正确的是（ ）
A.沉船在河底时，受到的浮力等于其重力
B.浮筒充满气后，受到的浮力大于其重力
C.沉船在水下上浮时，受到的浮力逐渐变小
D.船和浮筒浮在水面时，受到的浮力大于其重力
B
练习
2.同一物块分别静止在甲、乙两种不同的液体中，如图所示。则物块在甲、乙液体中受到的浮力和液体密度大小关系是（ ）
A.F甲B.F甲ρ乙
C.F甲>F乙，ρ甲>ρ乙
D.F甲=F乙，ρ甲<ρ乙
D
练习
3.小柯在一根一端密封的空心玻璃管下端绕上一段细铁丝，制成一支自制密度计，用它来测量液体密度，测量过程中杯内液体总量没有变化。
（1）当密度计在杯中漂浮时，液面高度在A处（如图甲所示）。此时密度计受到的浮力 （选填“<”“=”或“>”）重力。
（2）使用中，小柯发现细铁丝很容易滑落，于是他改变这段细铁丝的形状，并把铁丝置于玻璃管内，再次测量同一杯液体的密度（如图乙），杯中液面。将 （选填“上升”“下降”或“仍在A处”）
=
仍在A处
练习
4.某景区有乘氦气球升空的观光项目。如图所示，氦气球内充满氦气，下端连接吊篮，在吊篮底端有一根缆绳，通过缆绳来控制氦气球的升降。氦气球的体积为6000m3（不计球壁的厚度），ρ氦气=0.18kg/m3，ρ空气=1.29kg/m3，g取10N/kg。求：
（1）氦气球内氦气的质量是多少？
m氦=ρ氦气V=0.18kg/m3×6000m3=1080kg
练习
（2）氦气球在缆绳控制下，匀速竖直上升150m，用时300s，则氦气球上升的速度是多少？
（2）
（3）氦气球（含氦气）连同吊篮等配件的总重力为4×104牛，现有总质量为1740kg的乘客，乘坐氦气球匀速竖直升空，缆绳处于竖直状态，此时缆绳对吊篮的拉力为多大？（不计吊篮及乘客在空气中的浮力，不计空气阻力）
（3）

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