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9.3 物體的浮沉
第九章 浮力
知識點
物體的浮沉條件
知1－講
1
實驗 序號 實驗方法 觀察小瓶的 運動情況 小瓶受力情況分析
1 把蓋上蓋子的空小瓶 浸沒于水中，再松手 上浮 受到浮力和重力F浮＞G
2 把裝滿水并蓋上蓋子的小瓶，浸沒于水中，再松手 下沉 受到浮力和重力F浮＜G
3 把裝上適量水并蓋上蓋子的小瓶，浸沒于水中，再松手，小瓶停留在水中不動 懸浮 受到浮力和重力F浮=G
知1－講
總結歸納：
(1)浸在液體中的物體，其浮沉取決于它所受到的浮力和重力的大小。
(2)當F浮＞G時， 物體上浮；當F浮＜G時，物體下沉；當F 浮＝G時，物體處于懸浮或者漂浮狀態。
判斷物體的浮沉狀態，是根據浮力和重力大小綜合比較的，不能只根據重力或浮力大小判斷。
知1－講
關聯思考 物體的浮沉條件是對浸入液體中的物體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線上的兩個力，能否由二力的合力是否為零以及合力的方向來判定物體的浮沉？
知1－講
關聯結果
能。當G>F浮時，F合=G-F浮≠0,合力方向與G的方向相同，豎直向下，物體下沉；
當G=F浮時，F合=GF浮=0,物體在液體內靜止，處于漂浮或懸浮狀態；
當G知1－練
例 1
[中考·廣安]如圖1 甲所示，足夠高的圓柱形薄壁容器，裝有適量的水放在水平桌面上。現將一個質量為2 kg、底面積為100 cm2 的均勻長方體豎直放入容器中，受到容器的支持力為4 N，此時長方體所受浮力為_____ N。若再加入適量的水使長方體剛好漂浮，
如圖乙所示，則此時水面的高度與圖甲
相比增加了_____cm。(ρ 水=1.0×103 kg/m3，
g取10 N/kg）
16
4
知1－練
解題秘方：物體在容器底部靜止時，根據受力平衡分析所受浮力，然后計算浸入的深度。物體漂浮時根據浮力等于重力，計算所受浮力，然后計算浸入的深度，據此得出液面高度的變化。
知1－練
解析：長方體靜止時受力平衡，長方體受到豎直向下的重力、豎直向上的支持力和豎直向上的浮力作用，則浮力F 浮=G-F 支持=mg-F 支持=2 kg×10 N/kg-4 N=
16 N，此時，長方體浸入水中的深度h===
=0.1 6 m。
知1－練
此時，長方體浸入水中的深度h ′= ===
0.2 m，
此時水面的高度與圖甲相比增加了Δh=h ′-h=
0.2 m-0.1 6 m=0.0 4 m=4 cm。
知1－練
1-1.[模擬· 天津] 圓柱形玻璃容器中裝有適量的水，某物體的體積為3×10-3 m3，當把它浸沒在水中時，它所受的浮力為______ N；若該物體重力為40 N，則物體對容器底部的壓力大小為______N。(g取10 N/kg)
1-2.[模擬·德陽] 小球質量為200 g，體積為300 cm3，把它浸沒在水中，放開手后，最終小球靜止時所受浮力為______ N。(g取10 N/kg)
30
10
2
知2－講
知識點
物體浮沉和密度的關系
2
1. 用實驗探究物體浮沉和密度的關系
實 驗 操 作 (1)把一個雞蛋輕放入濃鹽水中，使雞蛋處于漂浮狀態
(2)然后緩緩倒入清水，并輕輕攪拌，雞蛋慢慢變為懸浮，繼續加入清水，雞蛋下沉
(3)再加適量鹽粒，雞蛋重新緩慢上浮
知2－講
續表
分析 論證 (1)倒入清水后，鹽水密度減小，雞蛋慢慢變為懸浮再下沉，說明液體密度減小物體下沉
(2)再加適量鹽粒后，鹽水密度增加，雞蛋上浮，說明液體密度增加物體上浮
總結歸納：物體浮沉和液體密度有關。
知2－講
2. 浮沉條件和密度關系理論分析
上浮 下沉 懸浮 漂浮
圖 示
理 論 推 導 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－講
指點迷津
F浮=G時，物體可能處于漂浮或懸浮；而ρ物＝ρ液時，物體只能處于懸浮狀態。
知2－講
總結歸納：
(1)ρ物=ρ液 懸浮；
(2)ρ物>ρ液 下沉(最后沉底) ；
(3)ρ物<ρ液 上浮(最后漂浮)。
知2－講
知識鏈接
懸浮 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排可以停留在液體的任何深度處 是“ 上浮”過程的最終狀態 是“ 下沉”過程的最終狀態
處于平衡狀態，受平衡力作用
知2－練
[期中·大慶]把一個質量為90 g、體積為100 cm3 的
玩具球，輕輕放入盛滿水的燒杯中，當玩具球靜止時，溢出水的質量m1=_______g。把此玩具球輕輕放入盛滿酒精的燒杯中，放手后玩具球將_______ (填“下沉”“漂浮”或“上浮”)，當玩具球靜止時，溢出酒精的質量m2=_______g，靜止時該玩具球受到的浮力是_______N。(酒精密度為0.8×103 kg/m3，g 取10 N/kg，燒杯足夠大)
例 2
90
下沉
8
0.8
知2－練
解題秘方：本題利用阿基米德原理和物體的浮沉條件進行求解。
解析：玩具球的密度ρ 物===0.9 g/cm3=0.9×
103 kg/m3 ＜ ρ 水，所以把玩具球輕輕放入盛滿水的燒杯中，玩具球將漂浮；由物體的浮沉條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，即溢出水的質量m1=m排=90 g。
知2－練
因為ρ 物＞ρ 酒精，所以把玩具球輕輕放入盛滿酒精的燒杯中，玩具球將下沉；玩具球排開酒精的體積V排酒=V物=100 cm3，溢出酒精的質量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－練
2. [新趨勢真實情境期中·臨沂]選擇優良種子，是農業豐收的基本保證，鹽水選種是我國古代勞動人民發明的一種巧妙選種的方法：將待選的種子放入濃度適當的鹽水中，良種沉入鹽水底，次種則漂浮于鹽水
面，如圖所示，但鹽水濃度的把握是
關鍵，
知2－練
若鹽水濃度過大，則可能出現的情形是( )
A. 有少量次種沉入水底
B. 所有種子全部沉入水底
C. 有少量良種漂浮于水面
D. 次種全部漂浮，良種全部沉底
C
知3－講
知識點
浮沉條件在技術上的應用
3
1. 潛艇
潛艇是中空的，它可以漂浮在水面上，需要下沉時，就向水箱中注水，增加潛艇受到的重力；需要上浮時，就把水箱中的水排出，
減小潛艇受到的重力，
如圖2 所示。
潛水艇是靠改變自身重力實現浮沉的。
知3－講
2. 探測氣球
氣象臺經常要放出探測氣球(圖3)用于氣象觀測。氣球內充有密度比空氣小得多的氫氣，氣球升空后，安裝在它上面的探空儀能把空氣的溫度、氣壓、濕度、風速、風向等信息用無線電傳送給地面觀測站。
知3－講
3. 浮筒打撈沉船
將幾個充滿水的大型浮筒沉入水底，用鋼纜把浮筒與沉船緊緊地拴在一起，然后向浮筒中輸入高壓空氣，將浮筒中的水排出，使沉船和浮筒所受的重力小于浮力，沉船就隨著浮筒一起浮出水面。
工作原理：改變自身重力實現浮沉的。
知3－講
4. 密度計
(1)測量液體密度的儀器, 刻度是上小下大, 上稀下密。(圖4)
(2)原理：物體漂浮在液面上，即F 浮=G。
(3)密度計浸入液體中越深，
說明液體的密度越小。
同一支密度計測量不同液體密度時，在不同液體中所受浮力相同。
知3－講
關聯思考 密度計的刻度值為什么上小下大？
關聯結果
密度計是根據物體漂浮在液面上的條件原理制成的。從物體的浮沉條件可知，漂浮在液面上的物體符合F浮＝G。由于密度計的重力G不變，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，浮一定時，ρ液越大，V排越小，V排小表示密度計在液體中浮得淺些，此時對應的密度值大，所以密度計上刻度值呈現上小下大。
知3－講
知識拓展
氣囊在空氣中，相當于浸沒在空氣中，即V排=V物。根據F浮=ρ空氣V排g和G=G殼+G氣可知，浮力大于球殼重力和球內所充的氣體重力之和，氣球或飛艇才能上浮，而氣球或飛艇的載重G載重=F浮－G殼－G氣體。
知3－練
學習了浮力知識以后，小明利用礦泉水瓶和小藥瓶
制作了一個“浮沉子”。如圖5 所示，當用力捏礦泉水瓶，使倒置的小藥瓶中的水質量______(填“變大”或“變小”或“不變”)，從而“浮沉子”
會向下運動；松手后，小藥瓶又會上升，
這個裝置可用于演示 ______ (填“密度
計”“輪船”或“潛艇”)的工作原理。
例 3
變大
潛艇
知3－練
解題秘方：一定質量的封閉氣體，溫度一定時，體積越小，壓強越大；浸入液體中的物體，重力大于浮力時下沉，重力小于浮力時上浮。
知3－練
解析：由圖可知，用力捏礦泉水瓶，瓶內空氣被壓縮，壓強變大，把水壓入小藥瓶內，小藥瓶中的水質量變大，重力變大，當重力大于浮力時，“浮沉子”下沉；松手后，小藥瓶內的壓縮空氣將水壓出，小藥瓶的重力減小，重力小于浮力，小藥瓶又會上升；由分析可知，“浮沉子”與潛艇工作原理相同，是靠改變自身重力來控制浮沉的。
知3－練
3. [立德樹人家國情懷中考·瀘州]中國長征18 號核潛艇引領中國核潛艇新高度。在進行戰備訓練時，下列對該潛艇的說法中正確的是( )
A. 通過改變排開水的體積來實現上浮與下沉
B. 在水面下勻速下潛過程中， 受到的浮力增大
C. 從長江潛行進入東海時， 需要往水艙內注水
D. 從長江潛行進入東海時， 受到的浮力會變小
C
物體的浮沉
漂浮：F浮=G
物體的浮沉
應用
條件
上浮：F浮＞G
懸浮：F浮= G
下沉：F浮＜G
輪船
潛艇
氣球、飛艇

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