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第4節 沉與浮
第十章 流體的力現象
知識點
知1－講
1
物體的沉浮條件
1. 沉浮現象
(1)物體上浮，最終漂浮在液面上；
(2)物體懸浮，可以靜止在液面下任何位置；
(3)物體下沉，最終沉入液體底部。
知1－講
2. 物體的沉浮條件
(1)物體的沉浮取決于浮力與重力的大小關系：
狀態 物體浸沒在液體中 物體部分浸在液體中
上浮 懸浮 下沉 漂浮
條件 F浮>G物 F浮=G F浮示意圖
知1－講
(2)物體的沉浮與密度的關系：
特別提示
證明：由于物體浸沒在液體中，則V排=V物，物體的重力G 物=ρ物gV物，物體所受的浮力F浮=ρ液gV排=ρ液gV物。
(1)若ρ物<ρ液，則G物(2)若ρ物=ρ液，則G物=F浮，物體受平衡力的作用，會懸浮；
(3)若ρ物>ρ液，則G物>F浮，故物體會下沉。
知1－講
①浸沒在液體中的物體，若ρ物<ρ液，物體將上浮，最終漂浮；
②浸沒在液體中的物體，若ρ物=ρ液，物體將懸浮；
③浸沒在液體中的物體，若ρ物>ρ液，物體將下沉。
知1－講
3. 沉浮條件的理解
(1)上浮和下沉是動態過程。物體浸沒在液體中時，受到的浮力最大。
①當F 浮>G 物時，物體在重力和浮力的共同作用下，在液體中向上運動——上浮。隨著物體不斷上浮，其將有一部分開始露出液面，物體所受的浮力也開始減小，一直減小到F 浮=G 物時，物體就處于平衡狀態——漂浮。
知1－講
②當F 浮知1－講
(2)漂浮和懸浮時，物體處于平衡狀態。
警示誤區:
懸浮與漂浮的區別和聯系：
懸浮 漂浮
在液體中的位置 液體內部任意位置靜止 液體表面任意位置靜止
體積關系 V排=V物 V物＞V排
密度關系 ρ物=ρ液 ρ物<ρ液
力的關系 F浮=G物
知1－練
[中考·齊齊哈爾] 一個李子的體積約為60 cm3，質量約為66 g，若把李子放入水中靜止時將 ________( 填“漂浮”“懸浮”或“沉底”)。一個西瓜的體積為6×103 cm3，所受重力為55 N，若把西瓜浸沒在水中后放手，當西瓜靜止時所受浮力為________N。(g 取10 N/kg)
例 1
沉底
55
知1－練
解題秘方：可以根據物體重力G 物與浮力F 浮之間的關系判斷物體的沉浮，也可以根據物體密度ρ物與液體密度ρ液之間的關系判斷物體的沉浮。
知1－練
解析：李子的質量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，李子浸沒后受到的浮力F 浮李=ρ水gV 排李=1.0×103 kg/m3×
10 N/kg×60×10－6 m3=0.6 N，因為F 浮李＜ G 李，所以以李子放入水中靜止時會沉底。將西瓜浸沒在水中時，V 排瓜=V瓜=6×103 cm3=6×10－3 m3，此時西瓜受到的浮力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，因為F 浮瓜＞ G 瓜，所以放手后西瓜將上浮，最終處于漂浮狀態，漂浮時西瓜受到的浮力F 浮瓜′=G 瓜=55 N。
知1－練
誤區警示：計算浮力，首先應判斷物體的沉浮狀態。如用以下方法算出的結果就不是西瓜最終受到的浮力：F 浮瓜=ρ水gV 排瓜=1.0×103 kg/m3×
10 N/kg×6×10－3 m3=60 N。
知1－練
一題多解:
另解：李子的密度 1.1 g/cm3,ρ李>ρ水，故李子將沉底；
西瓜的質量m瓜= 5500 g，西瓜的密度ρ瓜= ρ瓜<ρ水，故
西瓜將上浮，直至漂浮，最終西瓜受到的浮力F浮瓜′=
G 瓜=55 N。
知識點
控制沉與浮
知2－講
2
1. 浮船打撈
(1) 原理：通過減小打撈船的總重力使打撈船上浮，拉動打撈物。
(2) 理解：現代打撈船是把裝滿水的浮筒綁在船上，然后排出浮筒里的水。
知2－講
2. 氣球和飛艇
(1)原理：充入密度小于空氣的氣體(或加熱空氣)，利用空氣浮力來升空。
(2)理解：若氫氣球和氦氣球放出氣球內的一部分氣體，其排開空氣的體積變小，浮力F 浮變小，當G>F 浮時氣球將會降落；對于熱氣球，停止加熱，則其排開空氣的體積不變，浮力F 浮不變，球內空氣溫度降低，密度變大，自身重力G 變大，當G>F浮時熱氣球將會降落。飛艇的降落與氣球類似。
知2－講
延伸拓展
熱氣球的球體底部有個進氣口，離火焰很近；當球體內快充滿空氣時，用加熱器對球內的空氣加熱，使球內空氣密度小于外界空氣密度，氣球受到的浮力大于受到的重力，熱氣球升入空中。通過加大火焰，還能使熱氣球急速上升。為了能定向航行而不風飄蕩，人們改進熱氣球，制成了飛艇。
知2－練
[多選] 如圖1 所示，在熱氣球下方開口處燃燒液化氣，使熱氣球內部氣體溫度升高，熱氣球開始離地，徐徐升空。分析這一過程，下列表述正確的是( )
A. 熱氣球內的氣體密度變小，所受重力也變小
B. 熱氣球內的氣體密度不變，所受重力也不變
C. 熱氣球所受浮力變大
D. 熱氣球所受浮力不變
例2
知2－練
解題秘方：氣體密度可利用公式ρ =分析或根據密度的影響因素判斷，熱氣球所受浮力利用阿基米德原理F 浮=ρ 空氣gV 排分析。
解析：熱氣球內部空氣溫度升高，體積增大，部分空氣跑到熱氣球外部，則熱氣球內的空氣密度減小，熱氣球整體所受重力G 減小；熱氣球的體積不變，由阿基米德原理F 浮=ρ空氣gV排知熱氣球受到的浮力不變，當F浮>G時熱氣球升空
答案：AD
知2－練
1. 國家經濟的崛起離不開強大國防的保障。滿載排水量為13 000 噸的南昌艦作為我國首艘055 型導彈驅逐艦，在戰備轉型和技術訓練中表現優秀。下面說法正確的是（　　）
A. 南昌艦滿載時所受浮力為1.3×107 N
B. 南昌艦導彈垂直發射單位多達112 個，具備強大的打擊能力。導彈發射時通過向下噴射高溫高壓燃氣獲得動力，表明力的作用是相互的
C. 一枚導彈從南昌艦上發射后， 南昌艦所受浮力不變
B
沉與浮
物體的沉浮
條件
應用
浮船打撈
熱氣球
浮船打撈
漂浮：F浮=G
上浮：F浮＞G
懸浮：F浮=G
下沉：F浮＜G

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