蘇科版

八年級下冊

第九章

壓強和浮力

9.5物體的浮與沉

觀察下面圖片，看它們有哪些不同？氫氣球怎么上升的遠洋客輪、氣球、石塊它們?yōu)槭裁从械钠　⒂械纳仙⒂械南鲁粒可厦娴默F(xiàn)象，都和“浮力”有關(guān)。浮力的大小決定了遠洋客輪能漂浮在海面上自由航行；氣球才能緩緩上升；石塊才能慢慢地沉入水底。遠洋客輪為何能漂浮在海上石塊沉入水底情景引入0102030405CONTENTS

物體的浮沉條件

活動9.9怎樣使物體上浮或下沉

浮沉條件的應(yīng)用PARTONE物體的浮沉條件三個外形完全相同的“乒乓球”浸沒在同種液體中，松手后，狀態(tài)會一樣嗎？現(xiàn)象：三只乒乓球發(fā)生了不同的運動。甲圖：乒乓球上浮，最后漂浮在水面上。乙圖：乒乓球下沉后，靜止在水底。丙圖：松手后，乒乓球懸浮不動。為什么呢？甲乙丙上浮：物體在液體中向上浮起的過程；漂浮：上浮的物體最終漂浮在水面上；懸浮：物體停留在液體中的某一深度處

下沉：物體在液體中下沉的過程；演示實驗分析：三個外形相同的乒乓球

（體積相同）受到重力的大小不同：G甲>G乙>G丙;根據(jù)阿基米德原理F浮＝ρ液gV排＝ρ液gV

；體積相同的三個乒乓球所受浮力相等。所以，乒乓球的沉浮取決于：物體所受的浮力和重力的大小原因：甲圖中的乒乓球掉在地上能彈起來，是一只完好的乒乓球。乙圖中的乒乓球打開蠟封的口，倒出不少沙子。丙圖中的乒乓球打開蠟封的口，倒出的沙子比乙少。F浮G上浮上浮：F浮＞G懸浮：F浮=G下沉：F浮＜G漂浮是上浮的最終狀態(tài)：F浮=G沉底是下沉的最終狀態(tài)：F浮+N支=GF浮G沉底N支F浮G懸浮F浮G漂浮F浮G下沉最終最終1、浮力與重力的關(guān)系受力情況所處狀態(tài)備注F浮=G漂浮V物＞V排懸浮V物=V排F浮＞G上浮直至露出水面，浮力逐漸減小，最終變?yōu)槠浮＜G下沉下沉至容器底部小結(jié)物體的浮沉條件：當重力等于浮力時，物體處于平衡狀態(tài)，物體處于平衡狀態(tài)的兩種情況：漂浮在液面上和懸浮于液體中。當重力大于浮力時，物體就會下沉；當重力小于浮力時，物體就會上浮。

物體的浮沉條件

圖解物體的浮沉條件取一枚新鮮雞蛋,放在清水中觀察它在水中沉浮的情況.向水中慢慢加些鹽,并輕輕攪拌,觀察到雞蛋怎樣運動？如果再加些清水,又會發(fā)生什么現(xiàn)象？濃鹽水水現(xiàn)象：雞蛋放在清水中先是沉底；加鹽后，雞蛋上浮直至漂浮在水面上；再加清水后，雞蛋又下沉直至沉底。分析：雞蛋受到的重力不變。根據(jù)阿基米德原理ρ液變大，浮力變大了，雞蛋的狀態(tài)會發(fā)生變化。演示實驗：鹽水浮雞蛋視頻演示F浮＞G2、物體密度與液體密度間的關(guān)系浮力：F浮=ρ液gV排重力：G=ρ物gV物根據(jù)浮沉條件進行比較：上浮：ρ液＞ρ物懸浮：ρ液=ρ物下沉：ρ液＜ρ物F浮＜GF浮=G漂浮：Ρ液＞ρ物沉底：Ρ液＜ρ物浸沒：

V排=

V物

(1)相同點：都是靜止的平衡狀態(tài)，受力特點相同：F浮＝G物．(2)不同點：①懸浮是物體完全浸沒在液體中。

V排＝V物；對于實心物體：

ρ物＝ρ液。

②漂浮是部分浸沒，V排<V物。

對于實心物體：

ρ物<ρ液。漂浮：F浮＝G懸浮：F浮＝G

3.懸浮和漂浮的比較：PARTTWO活動9.9怎樣使物體上浮或下沉活動9.9怎樣使物體上浮或下沉做一做1.把一些物品，如橡皮泥、蘋果、蠟塊、小玻璃瓶、釘子、螺母等放入盛水的容器中，觀察它們的浮沉情況。2.設(shè)法使沉底的物品浮起來、漂浮的物品沉下去。展示改變物體浮沉的方法，并從物體受力變化的角度說明這些方法分別改變了哪些力的大小，以及是如何改變的。探究發(fā)現(xiàn)，要使物體上浮或下沉，就要改變物體所受浮力的大小或重力的大小。議一議

浸在液體中的物體，受到重力和浮力的作用。根據(jù)二力平衡條件可知，當重力等于浮力時，物體處于平衡狀態(tài)。圖9-38所示是物體處于平衡狀態(tài)的兩種情況：漂浮在液面上和懸浮于液體中。當重力大于浮力時，物體就會下沉；當重力小于浮力時，物體就會上浮。

圖9-38懸浮和漂浮

物體上浮過程中的受力情況如圖9-39所示：從圖（a）到圖（b）的過程中，浮力大于重力，且浮力大小不變；露出水面部分逐漸增大，浮力逐漸減小，最終處于漂浮狀態(tài)時浮力等于重力，如圖（c）所示。圖9-38懸浮和漂浮你能用物體的浮沉條件解釋“活動9.9”中所采用的方法為什么能改變物體的浮與沉嗎？物體的浮沉條件改變物體的浮與沉解釋具體問題：例如，如何讓懸浮的小玻璃瓶上浮

物理現(xiàn)象

物理理論知識交流討論物體的浮沉條件：當重力等于浮力時，物體處于平衡狀態(tài)，物體處于平衡狀態(tài)的兩種情況：漂浮在液面上和懸浮于液體中。當重力大于浮力時，物體就會下沉；當重力小于浮力時，物體就會上浮。

物體的浮沉條件

圖解物理理論知識理論分析問題：如何讓懸浮的小玻璃瓶上浮？

方法增大F浮或減小GF浮=ρ液

gV排G=mg增大ρ液

或V排減小m1.讓懸浮的小玻璃瓶上浮，本題可操作性是增大ρ液，即向水中逐漸撒鹽，直到小玻璃瓶上浮為止。2.對于增大V排，我們可以分析圖9-38中，從圖（b）到（c）是減小V排；反過來，使圖（c）到（b）即是增大V排。圖9-38懸浮和漂浮和我們前面探究物體密度與液體密度間的關(guān)系，視頻演示往水里加鹽使雞蛋上浮，方法是一致的。3.對于減小m，我們可以參考前面浮力與重力的關(guān)系，往乒乓球里裝沙子，也可以參考后面潛水艇的原理。PARTTHREE

浮沉條件的應(yīng)用潛艇能在水中上浮、下潛或停留在某一位置。潛艇的兩側(cè)有水艙，通過向水艙中充水或從水艙向外排水，可以改變潛艇的自重，從而控制其下沉或上浮。處在水面下的潛艇，所受浮力是一定的。如圖9-40所示，當F浮＝G時，它能懸浮在水中任何位置；若向水艙中充水，則潛艇自重增大，F(xiàn)浮＜G，潛艇會下沉；若從水艙向外排水，則潛艇自重減小，F(xiàn)浮＞G，潛艇會上浮。需要說明的是，這里只是對潛艇浮沉原理的簡單分析。在真實的場景中，潛艇的上浮或下沉還會受到其他多個因素的影響。

圖9-40潛艇浮沉示意讀一讀

潛艇的浮與沉熱氣球工作原理：F浮=ρ冷空氣gV排G總=ρ熱空氣gV球＋G球面F浮＞G總熱氣球上浮加熱內(nèi)部空氣密度減小，重力減小，使得浮力大于重力而上浮飛艇、孔明燈內(nèi)部充有小于空氣密度的氣體（氦氣）內(nèi)部加熱是空氣密度減小，重力減小例題

裝有水的燒杯中有一個質(zhì)量為55g、體積為50cm3

的雞蛋。（1）通過計算說明雞蛋在水中下沉的原因。（2）若向水中加入食鹽并攪拌，當食鹽水密度大于多少時雞蛋上浮？分析

比較雞蛋浸沒在水中時所受的浮力與其所受重力的大小關(guān)系，可以說明雞蛋下沉的原因。根據(jù)雞蛋上浮的條件，結(jié)合F浮=ρ液V排g，可以計

算食鹽水的密度。解答

雞蛋的質(zhì)量m=55g=5.5×10-2kg，體積V=50cm3=5×10-5m3，

浸沒在水中時V排=V。（1）雞蛋所受的重力G=mg=5.5×10-2kg×9.8N/kg=0.539N雞蛋浸沒在水中時受到的浮力F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3

×5×10-5m3

×9.8N/kg=0.49N由于F浮

＜G，所以雞蛋下沉。（2）根據(jù)上浮條件F浮

＞G可知ρ鹽水V排g＞mg，即

。而因此，當食鹽水密度ρ鹽水＞1.1×103kg/m3

時，雞蛋上浮。反思

在食鹽水密度大于1.1×103kg/m3

時，雞蛋最終處于什么狀態(tài)？所受的浮力是多大？

中華民族從站起來、富起來到強起來，必須有強大的國防保障。20世紀50年代中期，我國在極其困難的情況下，陸續(xù)啟動國防軍事重器的研制工程。其中，核潛艇起步較晚，1965年才正式開始研制。

核潛艇的建造是一個復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程。當時，沒有任何

參考資料，一切從零開始。據(jù)介紹，僅船體的設(shè)計建造，就有大量

的數(shù)據(jù)需要計算，但沒有計算機，只好用算盤和計算尺。核潛艇牽

涉五萬多個臺件、幾千米長的管道電纜、一千多噸鋼材等，需要保

證整體重心在最佳位置，怎么辦？利用磅秤來幫忙！就這樣，科研

工作者克服重重困難，靠一些令人難以置信的“土辦法”解決了不

少技術(shù)難題……國家工程

國防重器—核潛艇

在第一代核潛艇總設(shè)計師彭士祿、趙仁愷、黃緯祿、黃旭華（圖9-41）的主持下，我國第一艘完全自主研制的核潛艇于1970年12月26日下水，1974年“八一”建軍節(jié)正式交付海軍。整個工程從開始研制到竣工、列裝，僅用了9年時間，這在世界核潛艇建造史上是一個奇跡！

從此，中國核潛艇不斷更新迭代，以其序列化、跨越式發(fā)展震驚世界。這是中國核潛艇人的光榮與驕傲。多少年來，他們隱姓埋名、無私奉獻，歷盡艱辛、前赴

后繼，譜寫了科技強國的壯麗篇章。圖9-41黃旭華，核潛艇專家，中國工程院院士，“共

和國勛章”獲得者1.某物體質(zhì)量為2kg，體積為3×10-3m3

，將它浸沒在水中，釋放后它是上浮還是下沉？靜止時，它受到的浮力是多少牛？實踐與練習(xí)G=mg=2kg×10N/kg=20N.物體浸沒在水中時，V=V物，它所受的浮力F浮=ρ水gV排

=1×103kg/m3×10N/kg×3×103m3=30N.因為F浮>G,所以物體上浮.2.將兩個完全相同的球分別放到盛有甲、乙兩種不同液體的燒杯中，靜止時的情景如圖9-42所示。請判斷兩種液體密度的大小關(guān)系。甲液體的密度大于乙液體的密度（提示：二者的浮力均等于小球的重力，根據(jù)F浮=ρ液gV排，V排小的液體密度大，由圖可知V排甲＜V排乙，所以ρ液甲＞ρ液乙）3.制作潛艇模型。用塑料瓶、密封材料（如透明膠帶、蠟等）

、螺母、軟管、容器和水等，制作圖9-43所示的潛艇模型。試試你制作的“潛艇”能否上浮和下沉，并分析實現(xiàn)浮沉狀態(tài)改變的原因。提示：軟管和塑料瓶之間可用萬能膠粘連.瓶蓋和瓶頸之間可用萬能膠或透明膠帶粘貼，螺母用細線綁在塑料瓶有排水孔的一側(cè)且固定在中間位置，并適當調(diào)節(jié)位置，使塑料瓶能水平懸浮在水中.用容積較大的注射器連在軟管的另一端作為打氣和抽氣設(shè)備。1

．把一個密度為0.9g/cm3

、體積為100cm3

的圓柱體，放入盛有

150g水的容器中，該圓柱體最終

(

)A

．一定漂浮

B

．一定懸浮

C

．一定沉底

D

．漂浮或沉底A課堂練習(xí)2．重80N的物體掛在彈簧測力計下，將物體浸沒在水中時，彈簧測力計的示數(shù)恰好為零．若把該物體浸沒在酒精中，該物體將(

)A

．上浮

B

．下沉

C

．懸浮

D

．無法判定浮沉情況B3

．如圖所示，水平桌面上盛有適量鹽水的燒杯中，漂浮著冰塊

A

，懸浮著物塊

B

。當冰塊

A完全熔化后，下列分析錯誤的是(

)A

．燒杯中鹽水的密度變小

B

．燒杯內(nèi)液面不發(fā)生變化C

．杯底受到液體的壓強變小

D

．物塊

B

受到的浮力變小BA

．油桃排開水的質(zhì)量小于芒果排開水的質(zhì)量B

．油桃受到的浮力大于芒果受到的浮力C

．芒果排開水的重力等于芒果的重力D

．油桃受到的浮力大于油桃的重力4

．小李洗水果時，發(fā)現(xiàn)芒果比油桃大，放入水中后芒果沉底、油桃漂浮，如圖所示。則下列說法正確的是

(

)A5

．一塊木頭漂浮在水面上露出

，如果把露出的鋸掉

，剩下的將(

)A