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第四節 物體的浮與沉
第九章 浮力
知1－講
感悟新知
知識點
物體的浮沉條件
1
1. 探究物體的浮沉條件
(1) 如圖 1 甲所示，把一小玻璃瓶裝滿水后，塞上瓶塞，置于量筒內，量筒中的水面從 40 m L 刻度線處上升到 50 m L刻度線處。
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(2) 把三個與(1)中相同的小玻璃瓶分別裝入適量水后，塞上瓶塞，用電子秤分別測得其質量。接著將三個小玻璃瓶分別浸沒在裝有適量水的 A、 B、 C 三個相同的容器中，然后松手，觀察到 A 中小玻璃瓶上浮、 B 中小玻璃瓶懸浮、 C 中小玻璃瓶下沉，如圖 1 乙。實驗記錄如下表。
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實驗操作 A B C
小玻璃瓶浸沒在水中時受到的浮力 F 浮 =ρ 水 gV 排 =1.0× 103 kg/m3× 10 N/kg× 10× 10-6m3=0.1 N 總質量 m 瓶 5 g 10 g 15 g
總重力 G 瓶 0.05 N 0.1 N 0.15 N
小玻璃瓶的浮沉狀態 上浮 懸浮 下沉
所受浮力與重力的大小關系 F 浮 >G 瓶 F 浮 =G 瓶 F 浮 感悟新知
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總結歸納
合力與物體運動狀態的關系
把物體放入水中后靜止，物體的運動狀態與物體所受力的合力的關系：
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2. 浸沒在液體中的物體的浮沉條件
(1)當 F 浮 >G 物時，物體上浮。
(2)當 F 浮 =G 物時，物體懸浮。
(3)當 F 浮 知1－講
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3. 浸沒在液體中的物體的浮沉狀態對應的物體與液體
密度的關系
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方法點撥
利用“尋根法”，確定漂浮和沉底物體與所在液體的密度的關系
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4. 物體浮沉的末狀態
(1)上浮的末狀態：漂浮，此時 F 浮 =G 物。
(2) 下沉的末狀態：沉底，且受到容器底部對物體的支持力，此時 F 浮 深入思考 某液體中懸浮的物體能否漂浮在同種液體中？
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深度理解
懸浮的物體所受的浮力等于重力 ; 這個物體露出水面后，排開液體的體積變小，由阿基米德原理可知受到的浮力變小，這時由于物體所受的浮力小于重力，而不能靜止。即懸浮的物體不能在同種液體中漂浮。
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如圖 2 所示，將同一個小球分別放入 甲、乙、丙三種不同液體中，靜止時小球在甲液體中漂浮、在乙液體中懸浮、在丙液體中下沉到底部。如果用 ρ 甲、 ρ 乙、 ρ 丙分別表示三種液體的密度， F 甲、 F 乙、 F 丙分別表示小球在三種液體中受到的浮 力，下列說法正確的是( )
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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解題秘方：根據物體的浮沉狀態比較物體密度和液體密度的關系及所受浮力與重力的關系：
狀態 密度關系 浮力與重力的關系
漂浮 ρ 物 <ρ 液 F 浮 =G 物
懸浮 ρ 物 =ρ 液 F 浮 =G 物
沉底 ρ 物 >ρ 液 F 浮 知1－練
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解析： 同一小球在甲液體中漂浮，在乙液體中懸浮，在丙液體中下沉到底部，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，小球在三種液體中受到的浮力的關系為 F 甲 =F 乙 >F 丙。
答案：A
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1. [ 中考·蘇州 ] 將雞蛋放入鹽水中出現如圖所示狀態，緩慢向杯中加鹽或水使雞蛋懸浮，下列說法正確的是( )
A．加鹽可以讓雞蛋懸浮
B． 雞蛋懸浮時液體密度大
C．雞蛋懸浮時所受浮力大
D． 雞蛋懸浮時液體對杯底的壓強大
D
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知識點
浮沉條件的應用
2
1. 密度計
(1)用途：測量液體的密度。
(2) 構造：密度計是一根上部標有刻度、形狀特殊的玻璃管，管下部的玻璃泡內封裝入小鉛丸。
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(3)原理：
①密度計排開液體越多，液體密度越小。
②密度計排開液體越少，液體密度越大。
(4) 刻度線分布特點：①刻度線從上到下，對應的密度值越來越大；②刻度線上稀下密。
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(5) 使用方法：如圖 3 所示，將密度計放入待測液體中，當密度計靜止時，讀出與液面齊平的刻度值，即是液體的密度。圖中液面對應 1.4，說明該液體的密度是 1.4×103 kg/m3。
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方法點撥
轉換法測量液體的密度
同一物體漂浮在不同液體中所受的浮力都等于其所受的重力，根據變形式 V 排 = ，把液體密度的大小轉化為排開液體的體積大小；從而把無形的密度轉化為有形的體積，方便密度的測量。
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2. 鹽水選種 我國農民常采用鹽水浸泡法來選種。
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易錯提醒
不要認為排水量是輪船“排開水的重力”，或“排開水的體積”。
輪船的排水量指的是輪船按設計要求滿載貨物時排開水的質量，是一定的，不變的；輪船空載或載貨不滿時，排開水的質量不是輪船的 “排水量”。
輪船滿載漂浮，即G 總=F 浮，m 船+m 貨=m 排。
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3. 輪船
(1) 原理 ：采用“空心法”，把密度比水大的
鋼鐵制成空心的輪船，能使它能排開更多
的水，使輪船漂浮在水面上，空載時，
F 浮 =G 船。
(2) 排水量：輪船上裝滿貨物時， G 總 =F 浮。排水量 = 輪船自身的質量 + 滿載時貨物的質量，即 m 排 = m 船 +m 貨。
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4. 潛水艇
(1) 工作原理：潛水艇通過改變自身重力 G 潛來實現上浮或下潛。
(2) 工作過程(如圖 5 所示)。潛水艇浸沒在海水中時，所受浮力 F 浮不變。
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①潛水艇下潛：如圖所示，閥門打開，海水進入壓力艙，潛水艇受到的重力 G 潛變大，當 F 浮 ②潛水艇上浮：如圖所示，壓縮空氣打入壓力艙，將海水排出，潛水艇受到的重力 G 潛變小，當 F 浮>G 潛時，潛水艇上浮。
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思維點撥
發散思維在輪船和潛水艇中的應用
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5. 熱氣球
(1)構造：如圖 6 所示，由吊籃、燃氣裝置、
氣袋等組成。
(2)工作原理：通過改變內部氣體的密度實現浮沉。
(3) 工作過程（忽略體積變化）：燃燒燃氣裝置內的燃料→
加熱氣袋內的氣體→氣袋內的氣體熱脹，部分氣體從氣
袋內溢出（體積不變、質量變小）→氣袋內氣體的密度變
小→氣袋內氣體的密度比外部氣體的密度小到一定程度
時，熱氣球便上浮了。
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思維點撥
發散思維在現代熱氣球發明過程中的應用
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遠望 6 號遠洋測量船，排水量為 25 000 t，滿載時受到的浮力為_________ N。遠望 6 號測量船可在南、北緯 60 度以內的任何海域航行，能完成對各類航天飛行器的海上跟蹤測控任務。滿載的測量船在密度不同的海域漂浮時，受到的浮力_____ （填“相同”或“不同”），在密度小的海域航行時，測量船排開海水的體積_______ （填“變大”“變小”或“不變”）。（ g 取 10 N/kg）
例2
2.5×10 8
相同
變大
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解題秘方：輪船的工作原理：
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解析： 遠望 6 號滿載時受到的浮力 F 浮 =G 排 =m 排g=25 000× 10 3 kg×10 N/ kg=2.5×10 8 N；滿載的測量船在密度不同的海域航行時，受到的浮力都等于滿載的測量船的總重力，故受到的浮力相同；根據 V 排 = 可知，所受浮力不變時，液體的密度越小，排開液體的體積越大。
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2. [ 中考·眉山 ] 物理興趣小組的同學制作了一個簡易密度計，分 別放入盛有不同液體的兩個燒杯中，靜止時液面相平如圖所示，密度計分別在兩液體中受到的浮力F 甲____ F 乙，液體對 杯底 的 壓 強 p 甲_____ p 乙（均填“<”“ =”或“ >”）。
＝
<　
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我國自主研發的“極目一號”Ⅲ型浮空艇（如圖 7 所示）從科考基地上升到海拔 9 032 m 的高空，創造了浮空艇大氣科學觀測的世界紀錄。浮空艇內充的是密度_____ （填 “大于”或“小于”）空氣的氣體；該浮空艇是軟式飛艇，上升過程中需通過調整氣囊中的氣壓來保持外形不變。上升過程中，該浮空艇受到的浮力 ______（填“增大”“減小”
或“不變”）。
例3
小于
減小
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解題秘方：改變浮空艇受到的浮力的方法：
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解析： 浮空艇是利用在空氣中所受的浮力來工作的，根據物體的浮沉條件可知，浮空艇內充的是密度小于空氣的氣體；上升過程中，該浮空艇排開空氣的體積不變，空氣密度隨海拔的升高而變小，根據 F 浮 =ρ 氣 V 排 g 可知，該浮空艇受到的浮力減小。
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3.如 圖所示，用塑料瓶制成的潛水艇 模 型懸浮于水中，此時模型受到的浮力______ （填“＞”“＜” 或“＝”）自身的重力。當通過進、排氣管向瓶中打氣時，模 型的總重力 將______ （ 填“ 變大”“不變”或“變小”），模 型將_______（填“上浮”或“下潛”）。
＝
變小
上浮
物體的
浮與沉
應用
密度計
鹽水選種
輪船
潛水艇
熱氣球
物體的浮與沉
條件
上浮： F 浮 >G 物
懸浮： F 浮 =G 物
下沉： F 浮

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