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物体的浮沉条件
情境导入
思考：
1.一个小小的铁片在水中要沉入水底，而像“泰坦尼克”号这样的钢铁巨轮为什么能浮在海面上？
2.木块和石块都受到重力和浮力，那么为什么一个会上浮？一个会下沉？
到底什么决定了物体的沉浮？
新课探究
一、物体的浮沉条件
1.浮力与重力的关系
当物体浸没在水中时，受到重力G和浮力F浮。这两个力的合力决定在水中由静止释放的物体如何运动。
F浮
G
F浮
G
当F浮>G时，合力向上，物体上浮。
当F浮当F浮=G时，合力为零，物体悬浮在水中。
2.物体密度与液体密度间的关系
浸没在液体中的实心物体受到的浮力：
F浮
=
ρ液
g
V排
物体受到的重力：
G=
mg
=
ρ物
g
V物
上浮：
F浮>G，
ρ液
g
V排
>ρ物
g
V物，
ρ液>ρ物
下沉：
F浮ρ液
g
V排
<ρ物
g
V物，
ρ液<ρ物
悬浮：
F浮=G，
ρ液
g
V排
=ρ物
g
V物，
ρ液=ρ物
物体上浮、下沉以及悬浮时，物体浸没在液体中，V排
=
V物。
物体漂浮时，物体部分浸没在液体中，V排
<
V物。
漂浮：
F浮=G，
ρ液
g
V排
=ρ物
g
V物，
ρ液>ρ物
浸没在液体中的实心物体受到的浮力：
F浮
=
ρ液
g
V排
物体受到的重力：
G=
mg
=
ρ物
g
V物
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我们知道，铁的密度_____水的密度，所以一个实心铁块在水中会下沉。那么为什么用钢铁制成的轮船却能漂浮在水面上呢？
大于
二、浮沉条件的应用
实验探究
取一只金属材质的空鞋油管，先将它挤瘪，拧紧盖后放入水中。将鞋油管从水中取出，将它撑开并拧紧盖后再放入水中，如图所示。
甲
已
两次鞋油管所受的重力G甲和G乙的大小关系是G甲______G乙；两次排开水的体积V甲和V乙的大小关系是V甲______V乙；两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲______F乙。
甲
已
＝
＜
＜
甲
已
物体所受重力不变时，通过改变物体排开液体的体积，进而改变物体受到浮力的大小可以实现物体的浮沉。
原理：把密度比水大的钢材制成空心状，使它能排开更多体积的水，增大可利用的浮力。
轮船的大小通常用排水量表示，排水量即轮船装满货物时排开水的质量。
排水量=船自身质量+满载时货物的质量，
即m排=m船+m货。
轮船
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潜水艇
1.工作原理：潜水艇的上浮、下潜和悬浮，靠改变自身的重力来实现的。
2.改变自重：向水舱内充水或放水。
排出水，潜艇受到的重力减小，潜艇上浮
注入水，潜艇受到的重力增大，潜艇下沉
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气球与飞艇
内部充有小于空气密度的气体
工作原理：靠空气浮力升空
密度计
用途：
测量液体密度的仪器
工作原理：靠当液体的密度越大时，物体排开液体的体积就越小；反之，则排开液体的体积越大。
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课堂小结
一、物体浮沉条件
1.浮力与重力的关系
2.物体密度与液体密度的关系
二、浮力的应用
轮船、潜水艇、气球与飞艇、密度计
随堂练习
1.“选种”是提高农作物产量的重要措施之一。在实际生产中有一种利用浮力选种的方法。将备选的粮种浸在浓度适宜的盐水中，把漂浮在盐水表面的种子捞出来，剩下的那些沉在盐水底部的种子便是挑选出来的好粮种。试说明这种浮力选种的道理。
好的种子饱满，密度大，不好的种子干瘪，密度小。当盐水密度合适时，若把备选的种子倒入盐水中，好的种子因密度大于盐水的密度将下沉到盐水底部，不好的种子因密度小于盐水的密度而漂浮在盐水表面，这样便把好种子选出来了。
2.我国古代曾发明过一种作军事信号用的灯笼，俗称孔明灯。它用很轻的竹篾扎成框架，用薄纸糊严，只在下面留个口。在灯笼口的下面放一个小碟，碟内盛上松脂。点燃松脂，过一会儿灯笼就能腾空而起，飞上高空。参照右图试着做一个简单的孔明灯，松脂也可以用其他物品代替，如用铁丝绕上一块蘸有酒精的棉花，或用饭店里常用的“固体酒精”。制作成功后，拿到学校操场去试着放飞(注意防火)。
想一想孔明灯升空的原理是什么。
当将蘸过酒精的棉花点燃后，灯内空气
受热后膨胀，灯内的热空气的密度将小于灯外空气的密度，灯所受的浮力将大于重力，所以灯会腾空而起，飞向天空。
3.轮船的大小常用设计满载时排开水的质量来表示，也就是常说的“排水量”。小型轮船的排水量为几百吨，远洋巨轮的排水量可达几万吨，油轮的排水量可达几十万吨。“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4800t，它行驶在海面上受到的浮力是多大？当它从海洋驶入长江时，是浮起来一些还是沉下去一些，为什么？
解：“青岛号”导弹驱逐舰满载时在海面上所受浮力F浮=G=mg=4.8×106kg×9.8N/kg=4.704×107N。当它从海洋驶入长江时，会沉下去—些，因为驱逐舰从海洋驶入长江时都是漂浮的，故有F浮=G船，所受的浮力是不变的，由F浮=ρ液gV排知，江水的密度小，所以排开的水多—些，因此会沉下去—些。
4.把一个外观体积为17.8cm3的空心铜球放入水中，它恰好处于悬浮状态，已知铜的密度是8.9×103kg/m3，g取10N/kg。求：
（1）空心铜球的重力；
（2）铜球空心部分的体积。
解：（1）空心铜球的重力G球=F浮=ρ水gV球=1.0×103
kg/m3×10N/kg×17.8×10-6m3=0.178N
解：（2）铜球空心部分体积V空=V球-V铜=
分析：空心铜球恰好悬浮在水中，重力等于浮力。要求空心部分体积需先求出铜的体积V铜=G球/ρ铜g，然后由V空=V球-V铜即可求出。
