9.3 物体的浮沉条件（课件36页）2025-2026学年八年级物理下册沪粤版（2024）
文档属性
| 名称 | 9.3 物体的浮沉条件（课件36页）2025-2026学年八年级物理下册沪粤版（2024） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 150.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 沪粤版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-08-13 06:22:09 | ||
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文档简介
9.3 物体的浮沉条件
一、物体在液体中的浮沉状态：四种基本情况
将物体放入液体中，由于受到浮力和重力的作用，物体可能呈现出不同的运动状态：有的物体能够漂浮在液体表面，有的物体能够悬浮在液体中任意深度，有的物体会向上运动（上浮），有的物体会向下运动（下沉）。这些现象都与物体受到的浮力和自身重力的大小关系密切相关。本节课我们将深入探究物体的浮沉条件，分析不同浮沉状态下浮力与重力的关系，并了解浮沉条件在实际生活中的应用。
二、物体的浮沉条件：浮力与重力的较量
物体在液体中的浮沉状态取决于它受到的浮力\( F_{\text{???}} \)和自身重力\( G_{\text{???}} \)的大小关系，具体可分为以下四种情况：
（一）上浮
当物体受到的浮力大于自身重力时，即\( F_{\text{???}} > G_{\text{???}} \)，物体将向上运动，这种状态叫做上浮。在物体上浮的过程中，由于物体浸入液体中的体积逐渐减小，排开液体的体积也逐渐减小，根据阿基米德原理\( F_{\text{???}}=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)可知，物体受到的浮力会逐渐减小。当物体部分露出液面后，浮力继续减小，直到浮力等于重力时，物体不再上浮，最终静止在液体表面，处于漂浮状态。
（二）漂浮
当物体静止在液体表面时，物体有一部分体积浸入液体中，另一部分体积露出液面，这种状态叫做漂浮。在漂浮状态下，物体处于平衡状态，受到的浮力等于自身重力，即\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)。此时，物体排开液体的体积小于物体自身的体积，即\( V_{\text{???}} < V_{\text{???}} \)。例如，木块漂浮在水面上、轮船漂浮在海面上都是漂浮状态的典型例子。
（三）悬浮
当物体能够停留在液体中任意深度，既不向上运动也不向下运动时，这种状态叫做悬浮。在悬浮状态下，物体同样处于平衡状态，受到的浮力等于自身重力，即\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)。与漂浮状态不同的是，悬浮时物体完全浸没在液体中，排开液体的体积等于物体自身的体积，即\( V_{\text{???}} = V_{\text{???}} \)。例如，某些鱼可以通过调节鱼鳔内气体的体积来改变自身重力，从而实现悬浮在水中不同深度的位置。
（四）下沉
当物体受到的浮力小于自身重力时，即\( F_{\text{???}} < G_{\text{???}} \)，物体将向下运动，这种状态叫做下沉。在物体下沉的过程中，由于物体完全浸没在液体中（除非物体已经沉底），排开液体的体积等于物体自身的体积，因此受到的浮力大小保持不变。当物体沉到容器底部后，容器底部会对物体产生一个向上的支持力\( F_{\text{???}} \)，此时物体受到三个力的作用：浮力、重力和支持力，这三个力平衡，即\( F_{\text{???}} + F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)。例如，铁块放入水中后会下沉，最终沉在水底。
三、浮沉条件与物体密度的关系：另一种判断方式
除了通过比较浮力和重力的大小关系来判断物体的浮沉状态外，还可以通过比较物体密度\( \rho_{\text{???}} \)和液体密度\( \rho_{\text{???}} \)的大小关系来判断，这种方法在实际应用中更为简便。
（一）推导过程
根据重力公式\( G_{\text{???}} = m_{\text{???}}g=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)和阿基米德原理\( F_{\text{???}}=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)，结合物体的浮沉条件，可以推导出物体密度与液体密度的关系：
上浮和漂浮：当物体上浮最终漂浮时，\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)，且\( V_{\text{???}} < V_{\text{???}} \)。此时\( \rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)，化简可得\( \rho_{\text{???}}V_{\text{???}}=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}} \)。因为\( V_{\text{???}} < V_{\text{???}} \)，所以\( \rho_{\text{???}} < \rho_{\text{???}} \)。
悬浮：当物体悬浮时，\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)，且\( V_{\text{???}} = V_{\text{???}} \)。此时\( \rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)，化简可得\( \rho_{\text{???}} = \rho_{\text{???}} \)。
下沉：当物体下沉时，\( F_{\text{???}} < G_{\text{???}} \)，且在下沉过程中\( V_{\text{???}} = V_{\text{???}} \)。此时\( \rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g < \rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)，化简可得\( \rho_{\text{???}} > \rho_{\text{???}} \)。
（二）总结关系
通过以上推导，物体的浮沉状态与物体密度和液体密度的关系可总结为：
当\( \rho_{\text{???}} < \rho_{\text{???}} \)时，物体上浮，最终漂浮。
当\( \rho_{\text{???}} = \rho_{\text{???}} \)时，物体悬浮。
当\( \rho_{\text{???}} > \rho_{\text{???}} \)时，物体下沉。
这种通过密度关系判断物体浮沉的方法，在很多情况下非常实用。例如，我们可以根据物体的密度和液体的密度，快速判断物体放入液体中后会呈现出哪种浮沉状态。
四、控制物体浮沉的方法：改变浮力或重力
在实际生活和生产中，人们常常需要控制物体的浮沉状态，实现这一目的的方法主要有两种：改变物体受到的浮力和改变物体自身的重力。
（一）改变浮力
根据阿基米德原理\( F_{\text{???}}=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)可知，改变物体排开液体的体积或改变液体的密度，都可以改变物体受到的浮力大小，从而控制物体的浮沉。
改变排开液体的体积：例如，鱼通过调节鱼鳔的大小来改变自身排开水的体积。当鱼鳔膨胀时，鱼排开水的体积增大，受到的浮力增大，大于自身重力，鱼就会上浮；当鱼鳔收缩时，鱼排开水的体积减小，受到的浮力减小，小于自身重力，鱼就会下沉；当鱼鳔的体积合适时，浮力等于重力，鱼就可以悬浮在水中。
改变液体的密度：例如，在盐水中选种时，通过调节盐水的密度，使饱满的种子（密度较大）下沉，不饱满的种子（密度较小）漂浮，从而实现选种的目的。向盐水中加盐可以增大盐水的密度，加水可以减小盐水的密度。
（二）改变自身重力
通过改变物体自身的重力，使物体的重力大于、等于或小于受到的浮力，从而控制物体的浮沉。
潜水艇：潜水艇是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的。潜水艇的两侧有水舱，当水舱充水时，潜水艇的总重力增大，大于受到的浮力，潜水艇下沉；当水舱排水时，潜水艇的总重力减小，小于受到的浮力，潜水艇上浮；当水舱中充入适量的水时，潜水艇的总重力等于受到的浮力，潜水艇就可以悬浮在水中任意深度。
热气球：热气球是通过改变自身重力来实现升空和下降的。热气球的球囊内充有密度比空气小的热空气，当球囊内的空气被加热时，空气密度减小，热气球的总重力减小，当总重力小于受到的空气浮力时，热气球升空；当球囊内的空气冷却时，空气密度增大，热气球的总重力增大，当总重力大于受到的空气浮力时，热气球下降；当总重力等于空气浮力时，热气球可以悬浮在空中。
五、浮沉条件的应用：生活与科技中的智慧
（一）日常生活中的应用
煮饺子：饺子刚放入水中时，由于饺子的密度大于水的密度，饺子会下沉；随着水温的升高，饺子内的空气受热膨胀，饺子的体积增大，排开水的体积增大，受到的浮力增大，当浮力大于饺子的重力时，饺子就会上浮；当饺子漂浮在水面上时，说明饺子已经煮熟了。
氢气球和氦气球：氢气球和氦气球内充入的气体密度小于空气的密度，因此气球受到的空气浮力大于自身重力，能够漂浮在空中。氦气是一种惰性气体，比氢气更安全，因此现在更多地使用氦气球。
（二）工业生产中的应用
密度计：密度计是利用漂浮原理来测量液体密度的仪器。密度计的刻度是不均匀的，上小下大。当密度计放入液体中时，密度计漂浮在液体表面，受到的浮力等于自身重力。根据阿基米德原理\( F_{\text{???}}=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)，在浮力一定时，液体的密度越大，密度计排开液体的体积越小，密度计浸入液体中的深度越浅，因此密度计的刻度上小下大。
盐水选种：在农业生产中，人们利用物体的浮沉条件进行盐水选种。将种子放入一定密度的盐水中，饱满的种子密度较大，会下沉到水底；而不饱满的种子密度较小，会漂浮在盐水表面，从而将优良的种子筛选出来。
（三）科技领域中的应用
潜水艇：如前所述，潜水艇通过改变自身重力来实现上浮、下沉和悬浮，广泛应用于海洋探测、军事等领域。潜水艇的设计需要考虑水的压强、浮力等多种因素，确保其在水下安全运行。
热气球和飞艇：热气球和飞艇利用空气的浮力升空，可用于气象探测、旅游观光等。现代飞艇通常充入氦气，具有续航时间长、运输能力强等优点。
浮船坞：浮船坞是一种用于修造船舶的大型浮动结构，它利用了漂浮原理。浮船坞本身是一个巨大的浮体，当需要修理船舶时，将船舶驶入浮船坞，然后向浮船坞的水舱中充水，使浮船坞下沉，船舶落在浮船坞的支撑结构上；修理完成后，将水舱中的水排出，浮船坞上浮，船舶随之浮起。
六、课堂实验：探究物体的浮沉条件
（一）实验目的
探究物体的浮沉状态与物体重力、浮力以及物体密度、液体密度之间的关系。
（二）实验器材
大烧杯、水、盐水、酒精、鸡蛋、木块、铁块、橡皮泥、注射器、细线、弹簧测力计。
（三）实验步骤
探究鸡蛋在不同液体中的浮沉状态：
在大烧杯中装入适量的水，将鸡蛋放入水中，观察鸡蛋的浮沉状态。
向水中逐渐加盐并搅拌，直至盐水的密度逐渐增大，观察鸡蛋的浮沉状态变化。
将鸡蛋放入酒精中，观察鸡蛋的浮沉状态。
探究橡皮泥的浮沉控制：
将橡皮泥捏成实心球，放入水中，观察其浮沉状态。
将橡皮泥捏成空心的船形，放入水中，观察其浮沉状态。
探究浮力与重力的关系：
用弹簧测力计测出木块的重力\( G \)。
将木块放入水中，用弹簧测力计通过细线缓慢拉住木块，使其部分浸入水中，读出弹簧测力计的示数\( F \)，计算木块受到的浮力\( F_{\text{???}} = G - F \)，并与木块的重力进行比较。
逐渐松开细线，使木块逐渐上浮，直至漂浮，观察弹簧测力计示数的变化，并分析浮力与重力的关系。
（四）实验现象与分析
鸡蛋的浮沉：鸡蛋在清水中下沉，因为鸡蛋的密度大于水的密度；在盐水中，随着盐水密度的增大，鸡蛋逐渐上浮，最终漂浮，因为此时盐水的密度大于鸡蛋的密度；鸡蛋在酒精中下沉，因为鸡蛋的密度大于酒精的密度。
橡皮泥的浮沉：实心橡皮泥球在水中下沉，因为橡皮泥的密度大于水的密度；空心船形橡皮泥在水中漂浮，因为空心结构增大了排开水的体积，使浮力等于重力。
浮力与重力的关系：木块部分浸入水中时，弹簧测力计有示数，说明浮力小于重力；当木块漂浮时，弹簧测力计示数为零，说明浮力等于重力。
（五）实验结论
物体的浮沉状态取决于浮力与重力的大小关系：当浮力大于重力时，物体上浮；当浮力等于重力时，物体漂浮或悬浮；当浮力小于重力时，物体下沉。同时，物体的浮沉状态也与物体密度和液体密度的关系有关：当物体密度小于液体密度时，物体上浮或漂浮；当物体密度等于液体密度时，物体悬浮；当物体密度大于液体密度时，物体下沉。
七、课堂小结
物体的浮沉状态：包括上浮、漂浮、悬浮和下沉四种基本情况。
浮沉条件：
上浮：\( F_{\text{???}} > G_{\text{???}} \)（最终漂浮时\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)）。
漂浮：\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)，\( V_{\text{???}} < V_{\text{???}} \)。
悬浮：\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)，\( V_{\text{???}} = V_{\text{???}} \)。
下沉：\( F_{\text{???}} < G_{\text{???}} \)。
与密度的关系：
漂浮或上浮：\( \rho_{\text{???}} < \rho_{\text{???}} \)。
悬浮：\( \rho_{\text{???}} = \rho_{\text{???}} \)。
下沉：\( \rho_{\text{???}} > \rho_{\text{???}} \)。
控制浮沉的方法：改变浮力（改变排开液体的体积或液体密度）或改变自身重力。
应用：煮饺子、密度计、潜水艇、热气球等。
八、课堂练习
一个物体放入液体中，静止时漂浮在液体表面，此时物体受到的浮力______自身重力（选填 “大于”“小于” 或 “等于”）。
体积相同的 A、B 两个物体，A 的密度为\( 0.8\times10^3\ \text{kg/m}^3 \)，B 的密度为\( 1.2\times10^3\ \text{kg/m}^3 \)，将它们放入水中，A 会______，B 会______（选填 “上浮”“漂浮”“悬浮” 或 “下沉”）。
为什么潜水艇能够在水中实现上浮和下沉？请用物体的浮沉条件解释。
一个质量为 500 g 的物体，体积为\( 600\ \text{cm}^3 \)，将它放入水中，物体静止时受到的浮力是多少？（\( \rho_{\text{?°?}} = 1.0\times10^3\ \text{kg/m}^3 \)，\( g = 10\ \text{N/kg} \)）
九、课后作业
完成课本上的相关练习题，巩固物体的浮沉条件。
设计一个实验，探究如何通过改变物体的形状来控制物体的浮沉，写出实验方案和实验现象。
查阅资料，了解更多关于潜水艇、热气球等利用浮沉条件工作的设备的工作原理，并写一篇简短的介绍文章。
一个边长为 5 cm 的正方体木块，密度为\( 0.5\times10^3\ \text{kg/m}^3 \)，将它放入水中，木块静止时浸入水中的深度是多少？（\( \rho_{\text{?°?}} = 1.0\times10^3\ \text{kg/m}^3 \)，\( g = 9.8\ \text{N/kg} \)）
2024沪粤版物理八年级下册
9.3 物体的浮沉条件
第九章 浮力
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
知道物体浮沉的条件，能通过受力变化分析上浮、下沉等物理过程。（重、难点）
01
02
知道潜水艇和密度计等工作原理，会运用浮沉条件解释生活中的相关现象。（重、难点）
潜艇
下沉
上浮
悬浮
物体的浮与沉是由什么因素决定的呢？
导入新课
将小木块、乒乓球、金属块浸没在水中，松手后，它们将怎样运动？
做一做
导入新课
魔术：听话的小瓶
物体的浮与沉是由什么因素决定的呢？
观察与思考
【实验】让鸡蛋像潜艇一样浮沉
进行实验：
把一个鸡蛋放入浓盐水中，使其漂浮；将清水缓缓倒入浓盐水中，并搅拌。鸡蛋会慢慢悬浮；继续倒入清水，鸡蛋下沉；再加入适量盐粒，鸡蛋上浮。
一、物体的浮沉条件
讨论：鸡蛋在盐水中受到哪两个力的作用？鸡蛋处于不同状态是由于哪个力发生了变化？请画出不同状态下鸡蛋的受力情况。
G
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮
一、物体的浮沉条件
F浮____G 时，浸在液体中的物体上浮
F浮____G 时，浸在液体中的物体下沉
F浮____G 时，物体悬浮在液体中或漂浮在液面
＞
＜
＝
一、物体的浮沉条件
G
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮
泡沫块
橡胶鸭子
金戒指
铁钥匙
木块
石头
思考：哪些物体会上浮，哪些物体会下沉？你是如何判断出来的？
一、物体的浮沉条件
上浮：
F浮＞ G
悬浮：
F浮＝ G
下沉：
F浮＜ G
ρ液 ρ物
ρ液＞ρ物
ρ液=ρ物
ρ液＜ρ物
提示：
浮力：F浮=ρ液 gV排
重力：G=mg=ρ物gV物
浸没：V排=V物
在刚才的实验中，我们是如何让鸡蛋上浮和下沉的？相当于改变了什么？
漂浮：
F浮＝ G
ρ液=ρ物
一、物体的浮沉条件
{30F9D4DD-23FA-4A1F-B4F3-994118A7BB89}状态
上浮
下沉
悬浮
漂浮
物体受力情况
浮沉条件
浮力和重力比较
液体密度和物体密度比较
说明
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮 ＞G
F浮 ＜G
F浮 =G
F浮 =G
ρ液＞ρ物
ρ液＜ρ物
ρ液=ρ物
ρ液＞ρ物
ρ物 是物体的密度(平均密度)，不是构成该物体的物质的密度
一、物体的浮沉条件
阅读课本相关内容，说一说潜水艇是如何实现沉浮的？
二、浮沉条件在技术上的应用
潜艇原理：靠改变自身重力实现浮沉
二、浮沉条件在技术上的应用
探测气球原理：球内充有密度很小的氢气，工作完释放。(改变浮力)
探测气球
二、浮沉条件在技术上的应用
热气球原理：加热空气，使球内空气密度减小，下降时停止加热，球内空气变冷密度变大。(改变自身密度)
热气球
二、浮沉条件在技术上的应用
浮筒
浮筒原理：浮筒内注满水，固定到沉船上，再输入高压空气上浮。(改变自身重力实现浮沉)
二、浮沉条件在技术上的应用
密度计
密度计是测定液体密度的仪器，它是利用漂浮条件F浮＝G 工作的。
二、浮沉条件在技术上的应用
ρ液g
F浮
V排=
密度计原理：密度计浸入液体中的体积越大，表明该液体密度越小。
吸管在使用中所受浮力大小不变(漂浮 F浮 ＝G )
盐水
水
密度计读数是下大上小，从上至下的刻度是逐渐增大的，但刻度不均匀，上疏下密。
二、浮沉条件在技术上的应用
【例题】如图所示，甲、乙两物体静止在水中（ ）
A.两物体受到的浮力一定相等
B.两物体受到的浮力不等，甲物体受到的浮力大
C.两物体的密度不等，乙物体的密度大
D.两物体的重力不等，乙物体的重力大
甲
乙
C
二、浮沉条件在技术上的应用
1星题 知识过关
物体的浮沉条件
1.小华同学在实验室里探究物体的浮沉条件。他设法测
得密闭小瓶浸没在水中时所受浮力为????????? ，然后装入适量的
细砂，将总重为????????? 的小瓶浸没在水中后放手，其运动状态
如图a所示；接着他两次调整瓶内细砂的质量，重复上述实
验，分别如图b和???? 所示。请根据实验现象及相关条件，归纳
得出初步结论：
?
(1)实验中，调整瓶子内装有细砂的质量，实质是改变了瓶子
的______，比较图a、????、???? ，此时三种情况下小瓶受到的浮
力大小______(填“相等”或“不相等”)。
?
重力
相等
(2)由图a可知：浸没在液体中的物体受到的浮力______
(填“大于”“小于”或“等于”)重力时，物体处于______
(填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)状态。
等于
悬浮
(3)由图b可知：浮力______重力时物体将上浮；最终小瓶将
静止漂浮于水面上，此时浮力______重力。(均填“大于”“小
于”或“等于”)
大于
等于
(4)由图c可知：浮力______(填“大于”“小于”或“等于”)重力时
物体将下沉。
小于
物体的浮沉状态
2.“李子在水里下沉，瓜浮在水面”，从物理学的角度分析，
李子的密度______水的密度，瓜的密度______水的密度。
(均填“大于”“小于”或“等于”)
大于
小于
3.[2024·苏州模拟改编] 如图所示，小明用手
将重????.?????????、体积为????×?????????????????????? 的苹果压入
水中，松手后苹果将______(填“上浮”“悬浮”
?
上浮
????.????
?
或“下沉”)，最后静止时，苹果受到的浮力大小是_____???? 。
(????取?????????????/????????)
?
4.[2024·亳州期末] 把重为????????????? 的物体缓慢放入装满水的溢
水杯中，当物体静止后，测得溢出的水重为????????? ，则此时物
体所处的状态及受到的浮力大小为( )
?
C
A.漂浮，????浮=????????? B.悬浮，????浮=?????????????
C.沉底，????浮=????????? D.沉底，????浮=?????????????
?
5.把质量相等的两块橡皮泥分别捏成实心球状和碗状，轻轻
放到水面，发现实心球状橡皮泥沉到容器底部，碗状橡皮泥
漂浮在水面，如图所示，则它们所受浮力的大小关系是
( )
B
A.????球>????碗 B.????球?
2星题 情景应用
6.[2024·阜阳期中改编] 鸡蛋放入水中沉入杯底；向杯中加盐，
使鸡蛋慢慢上浮直至漂浮在液面。该过程中关于鸡蛋受到的
浮力大小，下列说法正确的是( )
C
A.始终保持不变 B.始终变大
C.先变大，后不变 D.先不变，后变大
7.[2024·蚌埠月考] 甲、乙、丙、丁是四
个体积、形状相同而材质不同的小球，把
它们放入水中静止后的情况如图所示，则
下列说法正确的是( )
D
A.甲受到的浮力最大 B.甲的密度等于水的密度
C.丁受到的浮力最小 D.丁的密度最大
8.[2024·汕头一模] 在水平桌面上，甲、乙两个完全相同的烧
杯分别装有不同密度的盐水。把同一个土豆分别放入甲、乙
两杯盐水中，土豆静止时如图所示，且放入土豆后液面高度
相同。下列说法正确的是( )
C
A.甲液体中的土豆受到的浮力大于重力
B.乙液体中的土豆受到的浮力小于重力
C.土豆排开甲、乙两液体的质量相等
D.甲杯盐水密度小于乙杯盐水密度
9.[2024·池州月考] 如图，水平桌面上三个相同的水槽???? 、
????、????都装满水，????中悬浮着一个塑料球，???? 中浮着会划水的
小玩具乌龟，???? 中浮着会划水的大玩具乌龟，三个水槽对桌
面的压力大小( )
?
A
A.相等 B.????最大 C.????最大 D.???? 最大
?
10.［立德树人·五育并举］如图所示，
小明在家帮助妈妈洗碗时发现，同一只
瓷碗既可以漂浮在水面上，也可以沉入
水底。下列说法正确的是( )
D
A.瓷碗漂浮在水面上时，所受浮力大于其重力
B.瓷碗能漂浮在水面上，说明瓷碗的密度比水小
C.瓷碗沉入水底时所受浮力比漂浮时大
D.瓷碗沉入水底时排开水的体积小于漂浮时排开水的体积
11.[2024·宿州模拟改编] 将一块棱长为?????????????????、重为????????? 的实
心正方体物块轻轻地放入装水的杯中。已知水的密度
????水=????.????×?????????????????????/????????。物块静止时所受的浮力是___???? ，
此时物块下表面所受的水的压强为_____???????? 。
?
8
800
物体的浮沉条件
上浮
漂浮
悬浮
下沉
F浮>G物
ρ 液> ρ物
F浮< G物
ρ 液< ρ物
F浮= G物
ρ 液= ρ物
F浮= G物
ρ 液> ρ物
浮沉条件的应用
潜水艇
密度计
物体的浮沉条件
热气球
谢谢观看！
一、物体在液体中的浮沉状态：四种基本情况
将物体放入液体中，由于受到浮力和重力的作用，物体可能呈现出不同的运动状态：有的物体能够漂浮在液体表面，有的物体能够悬浮在液体中任意深度，有的物体会向上运动（上浮），有的物体会向下运动（下沉）。这些现象都与物体受到的浮力和自身重力的大小关系密切相关。本节课我们将深入探究物体的浮沉条件，分析不同浮沉状态下浮力与重力的关系，并了解浮沉条件在实际生活中的应用。
二、物体的浮沉条件：浮力与重力的较量
物体在液体中的浮沉状态取决于它受到的浮力\( F_{\text{???}} \)和自身重力\( G_{\text{???}} \)的大小关系，具体可分为以下四种情况：
（一）上浮
当物体受到的浮力大于自身重力时，即\( F_{\text{???}} > G_{\text{???}} \)，物体将向上运动，这种状态叫做上浮。在物体上浮的过程中，由于物体浸入液体中的体积逐渐减小，排开液体的体积也逐渐减小，根据阿基米德原理\( F_{\text{???}}=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)可知，物体受到的浮力会逐渐减小。当物体部分露出液面后，浮力继续减小，直到浮力等于重力时，物体不再上浮，最终静止在液体表面，处于漂浮状态。
（二）漂浮
当物体静止在液体表面时，物体有一部分体积浸入液体中，另一部分体积露出液面，这种状态叫做漂浮。在漂浮状态下，物体处于平衡状态，受到的浮力等于自身重力，即\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)。此时，物体排开液体的体积小于物体自身的体积，即\( V_{\text{???}} < V_{\text{???}} \)。例如，木块漂浮在水面上、轮船漂浮在海面上都是漂浮状态的典型例子。
（三）悬浮
当物体能够停留在液体中任意深度，既不向上运动也不向下运动时，这种状态叫做悬浮。在悬浮状态下，物体同样处于平衡状态，受到的浮力等于自身重力，即\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)。与漂浮状态不同的是，悬浮时物体完全浸没在液体中，排开液体的体积等于物体自身的体积，即\( V_{\text{???}} = V_{\text{???}} \)。例如，某些鱼可以通过调节鱼鳔内气体的体积来改变自身重力，从而实现悬浮在水中不同深度的位置。
（四）下沉
当物体受到的浮力小于自身重力时，即\( F_{\text{???}} < G_{\text{???}} \)，物体将向下运动，这种状态叫做下沉。在物体下沉的过程中，由于物体完全浸没在液体中（除非物体已经沉底），排开液体的体积等于物体自身的体积，因此受到的浮力大小保持不变。当物体沉到容器底部后，容器底部会对物体产生一个向上的支持力\( F_{\text{???}} \)，此时物体受到三个力的作用：浮力、重力和支持力，这三个力平衡，即\( F_{\text{???}} + F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)。例如，铁块放入水中后会下沉，最终沉在水底。
三、浮沉条件与物体密度的关系：另一种判断方式
除了通过比较浮力和重力的大小关系来判断物体的浮沉状态外，还可以通过比较物体密度\( \rho_{\text{???}} \)和液体密度\( \rho_{\text{???}} \)的大小关系来判断，这种方法在实际应用中更为简便。
（一）推导过程
根据重力公式\( G_{\text{???}} = m_{\text{???}}g=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)和阿基米德原理\( F_{\text{???}}=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)，结合物体的浮沉条件，可以推导出物体密度与液体密度的关系：
上浮和漂浮：当物体上浮最终漂浮时，\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)，且\( V_{\text{???}} < V_{\text{???}} \)。此时\( \rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)，化简可得\( \rho_{\text{???}}V_{\text{???}}=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}} \)。因为\( V_{\text{???}} < V_{\text{???}} \)，所以\( \rho_{\text{???}} < \rho_{\text{???}} \)。
悬浮：当物体悬浮时，\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)，且\( V_{\text{???}} = V_{\text{???}} \)。此时\( \rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)，化简可得\( \rho_{\text{???}} = \rho_{\text{???}} \)。
下沉：当物体下沉时，\( F_{\text{???}} < G_{\text{???}} \)，且在下沉过程中\( V_{\text{???}} = V_{\text{???}} \)。此时\( \rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g < \rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)，化简可得\( \rho_{\text{???}} > \rho_{\text{???}} \)。
（二）总结关系
通过以上推导，物体的浮沉状态与物体密度和液体密度的关系可总结为：
当\( \rho_{\text{???}} < \rho_{\text{???}} \)时，物体上浮，最终漂浮。
当\( \rho_{\text{???}} = \rho_{\text{???}} \)时，物体悬浮。
当\( \rho_{\text{???}} > \rho_{\text{???}} \)时，物体下沉。
这种通过密度关系判断物体浮沉的方法，在很多情况下非常实用。例如，我们可以根据物体的密度和液体的密度，快速判断物体放入液体中后会呈现出哪种浮沉状态。
四、控制物体浮沉的方法：改变浮力或重力
在实际生活和生产中，人们常常需要控制物体的浮沉状态，实现这一目的的方法主要有两种：改变物体受到的浮力和改变物体自身的重力。
（一）改变浮力
根据阿基米德原理\( F_{\text{???}}=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)可知，改变物体排开液体的体积或改变液体的密度，都可以改变物体受到的浮力大小，从而控制物体的浮沉。
改变排开液体的体积：例如，鱼通过调节鱼鳔的大小来改变自身排开水的体积。当鱼鳔膨胀时，鱼排开水的体积增大，受到的浮力增大，大于自身重力，鱼就会上浮；当鱼鳔收缩时，鱼排开水的体积减小，受到的浮力减小，小于自身重力，鱼就会下沉；当鱼鳔的体积合适时，浮力等于重力，鱼就可以悬浮在水中。
改变液体的密度：例如，在盐水中选种时，通过调节盐水的密度，使饱满的种子（密度较大）下沉，不饱满的种子（密度较小）漂浮，从而实现选种的目的。向盐水中加盐可以增大盐水的密度，加水可以减小盐水的密度。
（二）改变自身重力
通过改变物体自身的重力，使物体的重力大于、等于或小于受到的浮力，从而控制物体的浮沉。
潜水艇：潜水艇是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的。潜水艇的两侧有水舱，当水舱充水时，潜水艇的总重力增大，大于受到的浮力，潜水艇下沉；当水舱排水时，潜水艇的总重力减小，小于受到的浮力，潜水艇上浮；当水舱中充入适量的水时，潜水艇的总重力等于受到的浮力，潜水艇就可以悬浮在水中任意深度。
热气球：热气球是通过改变自身重力来实现升空和下降的。热气球的球囊内充有密度比空气小的热空气，当球囊内的空气被加热时，空气密度减小，热气球的总重力减小，当总重力小于受到的空气浮力时，热气球升空；当球囊内的空气冷却时，空气密度增大，热气球的总重力增大，当总重力大于受到的空气浮力时，热气球下降；当总重力等于空气浮力时，热气球可以悬浮在空中。
五、浮沉条件的应用：生活与科技中的智慧
（一）日常生活中的应用
煮饺子：饺子刚放入水中时，由于饺子的密度大于水的密度，饺子会下沉；随着水温的升高，饺子内的空气受热膨胀，饺子的体积增大，排开水的体积增大，受到的浮力增大，当浮力大于饺子的重力时，饺子就会上浮；当饺子漂浮在水面上时，说明饺子已经煮熟了。
氢气球和氦气球：氢气球和氦气球内充入的气体密度小于空气的密度，因此气球受到的空气浮力大于自身重力，能够漂浮在空中。氦气是一种惰性气体，比氢气更安全，因此现在更多地使用氦气球。
（二）工业生产中的应用
密度计：密度计是利用漂浮原理来测量液体密度的仪器。密度计的刻度是不均匀的，上小下大。当密度计放入液体中时，密度计漂浮在液体表面，受到的浮力等于自身重力。根据阿基米德原理\( F_{\text{???}}=\rho_{\text{???}}V_{\text{???}}g \)，在浮力一定时，液体的密度越大，密度计排开液体的体积越小，密度计浸入液体中的深度越浅，因此密度计的刻度上小下大。
盐水选种：在农业生产中，人们利用物体的浮沉条件进行盐水选种。将种子放入一定密度的盐水中，饱满的种子密度较大，会下沉到水底；而不饱满的种子密度较小，会漂浮在盐水表面，从而将优良的种子筛选出来。
（三）科技领域中的应用
潜水艇：如前所述，潜水艇通过改变自身重力来实现上浮、下沉和悬浮，广泛应用于海洋探测、军事等领域。潜水艇的设计需要考虑水的压强、浮力等多种因素，确保其在水下安全运行。
热气球和飞艇：热气球和飞艇利用空气的浮力升空，可用于气象探测、旅游观光等。现代飞艇通常充入氦气，具有续航时间长、运输能力强等优点。
浮船坞：浮船坞是一种用于修造船舶的大型浮动结构，它利用了漂浮原理。浮船坞本身是一个巨大的浮体，当需要修理船舶时，将船舶驶入浮船坞，然后向浮船坞的水舱中充水，使浮船坞下沉，船舶落在浮船坞的支撑结构上；修理完成后，将水舱中的水排出，浮船坞上浮，船舶随之浮起。
六、课堂实验：探究物体的浮沉条件
（一）实验目的
探究物体的浮沉状态与物体重力、浮力以及物体密度、液体密度之间的关系。
（二）实验器材
大烧杯、水、盐水、酒精、鸡蛋、木块、铁块、橡皮泥、注射器、细线、弹簧测力计。
（三）实验步骤
探究鸡蛋在不同液体中的浮沉状态：
在大烧杯中装入适量的水，将鸡蛋放入水中，观察鸡蛋的浮沉状态。
向水中逐渐加盐并搅拌，直至盐水的密度逐渐增大，观察鸡蛋的浮沉状态变化。
将鸡蛋放入酒精中，观察鸡蛋的浮沉状态。
探究橡皮泥的浮沉控制：
将橡皮泥捏成实心球，放入水中，观察其浮沉状态。
将橡皮泥捏成空心的船形，放入水中，观察其浮沉状态。
探究浮力与重力的关系：
用弹簧测力计测出木块的重力\( G \)。
将木块放入水中，用弹簧测力计通过细线缓慢拉住木块，使其部分浸入水中，读出弹簧测力计的示数\( F \)，计算木块受到的浮力\( F_{\text{???}} = G - F \)，并与木块的重力进行比较。
逐渐松开细线，使木块逐渐上浮，直至漂浮，观察弹簧测力计示数的变化，并分析浮力与重力的关系。
（四）实验现象与分析
鸡蛋的浮沉：鸡蛋在清水中下沉，因为鸡蛋的密度大于水的密度；在盐水中，随着盐水密度的增大，鸡蛋逐渐上浮，最终漂浮，因为此时盐水的密度大于鸡蛋的密度；鸡蛋在酒精中下沉，因为鸡蛋的密度大于酒精的密度。
橡皮泥的浮沉：实心橡皮泥球在水中下沉，因为橡皮泥的密度大于水的密度；空心船形橡皮泥在水中漂浮，因为空心结构增大了排开水的体积，使浮力等于重力。
浮力与重力的关系：木块部分浸入水中时，弹簧测力计有示数，说明浮力小于重力；当木块漂浮时，弹簧测力计示数为零，说明浮力等于重力。
（五）实验结论
物体的浮沉状态取决于浮力与重力的大小关系：当浮力大于重力时，物体上浮；当浮力等于重力时，物体漂浮或悬浮；当浮力小于重力时，物体下沉。同时，物体的浮沉状态也与物体密度和液体密度的关系有关：当物体密度小于液体密度时，物体上浮或漂浮；当物体密度等于液体密度时，物体悬浮；当物体密度大于液体密度时，物体下沉。
七、课堂小结
物体的浮沉状态：包括上浮、漂浮、悬浮和下沉四种基本情况。
浮沉条件：
上浮：\( F_{\text{???}} > G_{\text{???}} \)（最终漂浮时\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)）。
漂浮：\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)，\( V_{\text{???}} < V_{\text{???}} \)。
悬浮：\( F_{\text{???}} = G_{\text{???}} \)，\( V_{\text{???}} = V_{\text{???}} \)。
下沉：\( F_{\text{???}} < G_{\text{???}} \)。
与密度的关系：
漂浮或上浮：\( \rho_{\text{???}} < \rho_{\text{???}} \)。
悬浮：\( \rho_{\text{???}} = \rho_{\text{???}} \)。
下沉：\( \rho_{\text{???}} > \rho_{\text{???}} \)。
控制浮沉的方法：改变浮力（改变排开液体的体积或液体密度）或改变自身重力。
应用：煮饺子、密度计、潜水艇、热气球等。
八、课堂练习
一个物体放入液体中，静止时漂浮在液体表面，此时物体受到的浮力______自身重力（选填 “大于”“小于” 或 “等于”）。
体积相同的 A、B 两个物体，A 的密度为\( 0.8\times10^3\ \text{kg/m}^3 \)，B 的密度为\( 1.2\times10^3\ \text{kg/m}^3 \)，将它们放入水中，A 会______，B 会______（选填 “上浮”“漂浮”“悬浮” 或 “下沉”）。
为什么潜水艇能够在水中实现上浮和下沉？请用物体的浮沉条件解释。
一个质量为 500 g 的物体，体积为\( 600\ \text{cm}^3 \)，将它放入水中，物体静止时受到的浮力是多少？（\( \rho_{\text{?°?}} = 1.0\times10^3\ \text{kg/m}^3 \)，\( g = 10\ \text{N/kg} \)）
九、课后作业
完成课本上的相关练习题，巩固物体的浮沉条件。
设计一个实验，探究如何通过改变物体的形状来控制物体的浮沉，写出实验方案和实验现象。
查阅资料，了解更多关于潜水艇、热气球等利用浮沉条件工作的设备的工作原理，并写一篇简短的介绍文章。
一个边长为 5 cm 的正方体木块，密度为\( 0.5\times10^3\ \text{kg/m}^3 \)，将它放入水中，木块静止时浸入水中的深度是多少？（\( \rho_{\text{?°?}} = 1.0\times10^3\ \text{kg/m}^3 \)，\( g = 9.8\ \text{N/kg} \)）
2024沪粤版物理八年级下册
9.3 物体的浮沉条件
第九章 浮力
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
知道物体浮沉的条件，能通过受力变化分析上浮、下沉等物理过程。（重、难点）
01
02
知道潜水艇和密度计等工作原理，会运用浮沉条件解释生活中的相关现象。（重、难点）
潜艇
下沉
上浮
悬浮
物体的浮与沉是由什么因素决定的呢？
导入新课
将小木块、乒乓球、金属块浸没在水中，松手后，它们将怎样运动？
做一做
导入新课
魔术：听话的小瓶
物体的浮与沉是由什么因素决定的呢？
观察与思考
【实验】让鸡蛋像潜艇一样浮沉
进行实验：
把一个鸡蛋放入浓盐水中，使其漂浮；将清水缓缓倒入浓盐水中，并搅拌。鸡蛋会慢慢悬浮；继续倒入清水，鸡蛋下沉；再加入适量盐粒，鸡蛋上浮。
一、物体的浮沉条件
讨论：鸡蛋在盐水中受到哪两个力的作用？鸡蛋处于不同状态是由于哪个力发生了变化？请画出不同状态下鸡蛋的受力情况。
G
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮
一、物体的浮沉条件
F浮____G 时，浸在液体中的物体上浮
F浮____G 时，浸在液体中的物体下沉
F浮____G 时，物体悬浮在液体中或漂浮在液面
＞
＜
＝
一、物体的浮沉条件
G
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮
泡沫块
橡胶鸭子
金戒指
铁钥匙
木块
石头
思考：哪些物体会上浮，哪些物体会下沉？你是如何判断出来的？
一、物体的浮沉条件
上浮：
F浮＞ G
悬浮：
F浮＝ G
下沉：
F浮＜ G
ρ液 ρ物
ρ液＞ρ物
ρ液=ρ物
ρ液＜ρ物
提示：
浮力：F浮=ρ液 gV排
重力：G=mg=ρ物gV物
浸没：V排=V物
在刚才的实验中，我们是如何让鸡蛋上浮和下沉的？相当于改变了什么？
漂浮：
F浮＝ G
ρ液=ρ物
一、物体的浮沉条件
{30F9D4DD-23FA-4A1F-B4F3-994118A7BB89}状态
上浮
下沉
悬浮
漂浮
物体受力情况
浮沉条件
浮力和重力比较
液体密度和物体密度比较
说明
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮 ＞G
F浮 ＜G
F浮 =G
F浮 =G
ρ液＞ρ物
ρ液＜ρ物
ρ液=ρ物
ρ液＞ρ物
ρ物 是物体的密度(平均密度)，不是构成该物体的物质的密度
一、物体的浮沉条件
阅读课本相关内容，说一说潜水艇是如何实现沉浮的？
二、浮沉条件在技术上的应用
潜艇原理：靠改变自身重力实现浮沉
二、浮沉条件在技术上的应用
探测气球原理：球内充有密度很小的氢气，工作完释放。(改变浮力)
探测气球
二、浮沉条件在技术上的应用
热气球原理：加热空气，使球内空气密度减小，下降时停止加热，球内空气变冷密度变大。(改变自身密度)
热气球
二、浮沉条件在技术上的应用
浮筒
浮筒原理：浮筒内注满水，固定到沉船上，再输入高压空气上浮。(改变自身重力实现浮沉)
二、浮沉条件在技术上的应用
密度计
密度计是测定液体密度的仪器，它是利用漂浮条件F浮＝G 工作的。
二、浮沉条件在技术上的应用
ρ液g
F浮
V排=
密度计原理：密度计浸入液体中的体积越大，表明该液体密度越小。
吸管在使用中所受浮力大小不变(漂浮 F浮 ＝G )
盐水
水
密度计读数是下大上小，从上至下的刻度是逐渐增大的，但刻度不均匀，上疏下密。
二、浮沉条件在技术上的应用
【例题】如图所示，甲、乙两物体静止在水中（ ）
A.两物体受到的浮力一定相等
B.两物体受到的浮力不等，甲物体受到的浮力大
C.两物体的密度不等，乙物体的密度大
D.两物体的重力不等，乙物体的重力大
甲
乙
C
二、浮沉条件在技术上的应用
1星题 知识过关
物体的浮沉条件
1.小华同学在实验室里探究物体的浮沉条件。他设法测
得密闭小瓶浸没在水中时所受浮力为????????? ，然后装入适量的
细砂，将总重为????????? 的小瓶浸没在水中后放手，其运动状态
如图a所示；接着他两次调整瓶内细砂的质量，重复上述实
验，分别如图b和???? 所示。请根据实验现象及相关条件，归纳
得出初步结论：
?
(1)实验中，调整瓶子内装有细砂的质量，实质是改变了瓶子
的______，比较图a、????、???? ，此时三种情况下小瓶受到的浮
力大小______(填“相等”或“不相等”)。
?
重力
相等
(2)由图a可知：浸没在液体中的物体受到的浮力______
(填“大于”“小于”或“等于”)重力时，物体处于______
(填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)状态。
等于
悬浮
(3)由图b可知：浮力______重力时物体将上浮；最终小瓶将
静止漂浮于水面上，此时浮力______重力。(均填“大于”“小
于”或“等于”)
大于
等于
(4)由图c可知：浮力______(填“大于”“小于”或“等于”)重力时
物体将下沉。
小于
物体的浮沉状态
2.“李子在水里下沉，瓜浮在水面”，从物理学的角度分析，
李子的密度______水的密度，瓜的密度______水的密度。
(均填“大于”“小于”或“等于”)
大于
小于
3.[2024·苏州模拟改编] 如图所示，小明用手
将重????.?????????、体积为????×?????????????????????? 的苹果压入
水中，松手后苹果将______(填“上浮”“悬浮”
?
上浮
????.????
?
或“下沉”)，最后静止时，苹果受到的浮力大小是_____???? 。
(????取?????????????/????????)
?
4.[2024·亳州期末] 把重为????????????? 的物体缓慢放入装满水的溢
水杯中，当物体静止后，测得溢出的水重为????????? ，则此时物
体所处的状态及受到的浮力大小为( )
?
C
A.漂浮，????浮=????????? B.悬浮，????浮=?????????????
C.沉底，????浮=????????? D.沉底，????浮=?????????????
?
5.把质量相等的两块橡皮泥分别捏成实心球状和碗状，轻轻
放到水面，发现实心球状橡皮泥沉到容器底部，碗状橡皮泥
漂浮在水面，如图所示，则它们所受浮力的大小关系是
( )
B
A.????球>????碗 B.????球?
2星题 情景应用
6.[2024·阜阳期中改编] 鸡蛋放入水中沉入杯底；向杯中加盐，
使鸡蛋慢慢上浮直至漂浮在液面。该过程中关于鸡蛋受到的
浮力大小，下列说法正确的是( )
C
A.始终保持不变 B.始终变大
C.先变大，后不变 D.先不变，后变大
7.[2024·蚌埠月考] 甲、乙、丙、丁是四
个体积、形状相同而材质不同的小球，把
它们放入水中静止后的情况如图所示，则
下列说法正确的是( )
D
A.甲受到的浮力最大 B.甲的密度等于水的密度
C.丁受到的浮力最小 D.丁的密度最大
8.[2024·汕头一模] 在水平桌面上，甲、乙两个完全相同的烧
杯分别装有不同密度的盐水。把同一个土豆分别放入甲、乙
两杯盐水中，土豆静止时如图所示，且放入土豆后液面高度
相同。下列说法正确的是( )
C
A.甲液体中的土豆受到的浮力大于重力
B.乙液体中的土豆受到的浮力小于重力
C.土豆排开甲、乙两液体的质量相等
D.甲杯盐水密度小于乙杯盐水密度
9.[2024·池州月考] 如图，水平桌面上三个相同的水槽???? 、
????、????都装满水，????中悬浮着一个塑料球，???? 中浮着会划水的
小玩具乌龟，???? 中浮着会划水的大玩具乌龟，三个水槽对桌
面的压力大小( )
?
A
A.相等 B.????最大 C.????最大 D.???? 最大
?
10.［立德树人·五育并举］如图所示，
小明在家帮助妈妈洗碗时发现，同一只
瓷碗既可以漂浮在水面上，也可以沉入
水底。下列说法正确的是( )
D
A.瓷碗漂浮在水面上时，所受浮力大于其重力
B.瓷碗能漂浮在水面上，说明瓷碗的密度比水小
C.瓷碗沉入水底时所受浮力比漂浮时大
D.瓷碗沉入水底时排开水的体积小于漂浮时排开水的体积
11.[2024·宿州模拟改编] 将一块棱长为?????????????????、重为????????? 的实
心正方体物块轻轻地放入装水的杯中。已知水的密度
????水=????.????×?????????????????????/????????。物块静止时所受的浮力是___???? ，
此时物块下表面所受的水的压强为_____???????? 。
?
8
800
物体的浮沉条件
上浮
漂浮
悬浮
下沉
F浮>G物
ρ 液> ρ物
F浮< G物
ρ 液< ρ物
F浮= G物
ρ 液= ρ物
F浮= G物
ρ 液> ρ物
浮沉条件的应用
潜水艇
密度计
物体的浮沉条件
热气球
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