9.3 物体的浮沉（教学课件）物理新教材沪粤版八年级下册

有些时候考题就是矫情，不给数据，只给个图像。比如这题，将物体挂在弹簧测力计下，然后逐渐放入水中，弹簧测力计的示数为F物体下表面距离水面的距离为H绘制出如图所示的图像。那物体的密度是多少？要求密度得有质量和体积，都得从图像中寻找。那图像怎么看呢？一般而言比较重要的是起点、拐点和终点。起点横坐标为零，纵坐标为八牛，也就是物体下表面距离水面为零时，弹簧测力计的示数为八纽。换成人话就是物体下表面刚好与水面接触时，拉力为八纽，这不就是物体的重力吗？那质量就是800克了，接下来就要找体积了。浮力题找体积需要找静默时候的浮力，因为浸没时V排就等于V物，那就从图像找吧，起点看完了就继续看拐点。当物体下表面距离水面超过6厘米之后，弹簧测力计的示数保持6牛不再变化，这说明此时物体已经完全浸没，那六牛就是物体浸没时候受到的拉力，那浮力就是二牛，液体是水热水机V排等于二牛，可以算出V排为200立方厘米，也就是物体的体积为200立方厘米。这下质量体积都搞定，可以算出密度为四克每立方厘米。总结一下如何利用图像解决浮力计算，抓住起点、拐点或终点，一定可以搞定椅子，呵呵。 null小胖子正在进行一项非常fashion的运动潜水，他在海底看到了五彩缤纷的奇异景色。怡居然还遇上一艘潜艇，他刚想上前探个究竟，突然潜艇就往上走了。为啥潜艇有时候能够悬停在水中，有时能够上浮呢？这是因为潜艇能够改变自身的重力，在悬浮的时候，浮力恰好和重力相等，也就是F浮等于G想往上走的时候，潜艇能够减小自身重力，浮力大于重力，潜艇就上浮了。那么潜艇在上浮的过程中，如果一直在水面下方，它所受的浮力会怎么变化呢？由于潜艇浸没在水中，浮力用F浮等于肉液GV排来算，在上升的过程中水的密度可以认为没有改变。由于潜艇体积不变，所以V排也不变，因此潜艇所受的浮力并不会发生变化，但是如果让潜艇继续上浮，露出水面之后，由于排开水的体积变小，从公式中可以看出，V排变小，浮力也会变小，简单总结一下，潜水艇能够上浮和下沉是因为改变了自身重力。根据这个公式，潜水艇只要整个都在水面下方，V排不变，所受浮力也不变。而当它露出水面时，V排变小，所以说浮力也会变小，你学会了吗？呵呵。 要测量铁块的密度，手里只有一个弹簧测力计。小胖子想了一个办法，他先把铁块挂在弹簧测力计上，测量出了铁块的重力为7.8牛，再把铁块放到水里，发现拉力变成了6.8牛。铁块的密度应该怎么算呢？前面一个视频说过，要利用浮力算密度，需要知道重力和浮力再写成柔GV的形式。重力是已经知道的，大G等于7.8牛，浮力等于重力减去拉力算出来是一牛。然后把它们写成柔GV的形式，重力写成这样，浮力写成这样，把等式补充完整。我们把这两个式子对比起来看，铁块浸没在水中，所以铁块体积和排开水的体积相同，都写成V这样一来子的后半部分相同，已知水的密度是一克每立方厘米，可以算出铁块的密度就是7.8克每立方厘米。完美小胖子是万能的，他还用这个铁块测量了未知液体的密度，他把铁块浸没到未知液其中，发现这时拉力变成了七牛，那未知液体的密度怎么算呢？方法和刚才完全相同，浸没在液体中时，重力是7.8牛，拉力变成七牛，所以浮力就是0.8牛，下边也变为0.8牛。浮力公式中小G和体积V都没有改变，密度是未知液体的密度写成柔X铁块密度是之前算出来的，为7.8克每立方厘米。根据比例关系可以算出未知液体的密度为0.8克每立方厘米。总结一下，对于完全浸没的情况，物体体积与排开液体的体积相等，根据重力和浮力的关系就可以算出密度。你学会了吗？呵呵。 密度计是测量液体密度的工具，它利用了浮力的原理，把密度计放入两种液体中。静止时密度计浸入液体的深度不一样，这两种液体的密度柔一柔二哪个更大呢？我们来分析一下，密度计都漂浮在液面上，浮力都与重力相等。两次重力相同，所以两次的浮力也相等。浮力的公式是F浮等于柔液GV排。把两次的浮力都写成这个形式，就有了柔1GV1等于柔2GV2。对于排开液体的体积，由于左边的密度计在液体中浸没的更深，所以V一大于V2，所以两种液体的密度就是柔一小于V2，这很符合生活经验。液体密度越小，物体就会浸没的越深，越不容易浮起来。根据浸入液体的深度，就可以直接在密度计上读出液体的密度。那么密度计的刻度是上小下大还是上大下小呢？从刚刚的例子可以看出，液体密度越小，进入的越深刻度越靠上。反之液体密度越大，进入的越少，刻度越靠下，所以密度计的刻度是上小下大。总结一下密度计的原理就是漂浮在液面时，浮力等于重力，刻度是上小下大，进入的越深液体的密度就越小。你学会了吗？呵呵。 白毛浮绿水，红掌拨清波。小胖子在水里快活地游来游去，这个时候它浮在水面上，如果把游泳圈戳破，小胖子光一下就沉到水底。但如果游泳技术足够好的话，能够恰好悬停在水中，既不往上走，也不往下走，所以物体会在水中出现这三种状况。曾经有一位诗人提出了这样的问题，问苍茫大地谁主沉浮？到底什么时候会浮起来，什么时候会沉下去呢？就让我们来分析一下，把一个物体浸没在水中，如果是木头一松手，木块就会往上浮，这个时候木块受到浮力和重力，并且重力小于浮力，这样物体才能上浮。当木头浮到水面上静止的时候，这种状态叫做漂浮。既然物体静止，那么浮力和重力相等，有G等于F1撇，但要注意，此时物体排开水的体积减小，所以浮力和原来相比也变小了一点。如果把木块换成铁块，一放手，铁块就会沉下去。这时铁块也受到两个力，并且重力大于浮力，所以就沉下去了，沉到水底，铁块静止后对应的状态叫做沉底。这个时候铁块还会受到一个地面对它的支持力和浮力，加起来正好等于重力。当然最特殊的还是悬浮的情况。如果有一种特殊材料，松手之后恰好能停在水中，这种状态就叫做悬浮。物体受到浮力和重力它俩正好相等，这恰好也是静止的情形。物体在水里一共有3种情形，到底是沉还是浮，可以通过受力分析来判断。但在生活中我们往往会说木头比水轻，所以浮起来了。这个轻字其实指的是密度，在物理上也可以推导出来，浮力等于柔液GV排物体的重力等于MG再把M写成柔雾乘以微物，然后调一下顺序，既然物体是完全浸没的，物体的体积就等于排开液体的体积。把两边的小G和微约掉，就得到柔物小于柔液，也就是说物体密度比较小的时候就为上浮。利用同样的办法，对于悬浮和沉底的情况，把重力和浮力都写成柔几位的形式，然后约去小G和V分别得到这样的结果，柔物等于柔液时，物体悬浮，柔物大于柔液时，物体下沉。这样一来，只看密度就能判断沉浮了，并且这跟平时的说法是一样的，重的下沉，轻的上浮。现在再遇到这个问题时，我们就可以说苍茫大地，柔主沉浮。总结一下物体的沉浮条件，拿密度一比就好了，小于就上浮，等于是悬浮，大于就沉底了。等到物体静止之后，漂浮和悬浮时，重力和浮力相等，你学会了吗？呵呵。 小胖子拿出三个球，材质不同，把他们丢到水缸里，发现A球浮在水面上，B球恰好悬浮，C球沉在水底，三个球质量相等，它们所受的浮力大小有什么关系呢？先判沉浮，再算浮力，一沉质量相等，重力也相等。对于漂浮和悬浮的小球，浮力F1和F2都和重力相等，都等于G而沉底的小球浮力F3小于重力，所以这三个浮力的大小为F1等于F2，大于F3，就是说整体的小球受到的浮力最小，简单总结一下，漂浮和悬浮时浮力等于重力，而沉底时浮力小于重力，这就是计算的关键，把题目变一下再来试试，还是这三个小球它们体积相同，这回所受的浮力是谁最大呢？我们已经知道小球的沉浮状态体积又相等，要求浮力用柔液GV排来判断，液体都是水密度一样。显然我们可以判断出悬浮和沉底时排开水的体积等于物体的体积，浮力都等于柔GV而漂浮时排开水的体积小于物体的体积，浮力小于柔GV这样我们就判断出来了F1小于F2等于F3。总结一下浮力大小的计算有两种，漂浮和悬浮时浮力等于重力，沉底和悬浮时浮力都用F浮等于柔液GV排计算。你学会了吗？呵呵。 一块木头和一块石头重力都是石牛，木头的密度柔木为0.8克每立方厘米，石头的密度柔时为二克每立方厘米。如果把它们丢到水中，木头和石头所受的浮力分别是多少呢？要算浮力，先判断沉浮。水的密度是一克每立方厘米，木头的密度为0.8克每立方厘米，比水小。浮在水面上，对于漂浮的物体，浮力和重力相等，所以木头所受的浮力就等于木头的重力为十牛。再来看石头，石头的密度为二克每立方厘米，比水大，沉在水底，浮力小于重力。要算浮力的大小就只能从公式入手，F浮等于柔液GV排。这里的液体是水密度已知，重力常数小G也已知，关键是求排开水的体积V排也就是石头体积V十怎么算呢？求出质量，再除以密度就可以了。已知石头的重力为十牛，除以小G10牛每千克，算出质量为1000克，再除以密度二克每立方厘米，1000克需要写成1000克，算出石头体积为500立方厘米。把它带入原来的式子，水的密度为一克每立方厘米，小G等于十牛每千克，石头的体积是500立方厘米，注意单位换算，最后算出浮力等于五牛。在计算浮力时，首先要判断沉浮，物体密度比液体小会漂浮，浮力等于重力。物体密度比液体大会沉底，浮力小于重力。这个时候要算浮力只能靠这个公式，F浮等于柔液GV排把题目变一下，还是木头和石块，它们的体积相同，都是100立方厘米，这时候浮力又是多少呢？先判断沉浮，刚刚已经说过木块会漂浮，浮力等于木块重力写成MM乘以小G质量可以用体积和密度算出100立方厘米乘以0.8克，每立方厘米等于80克，换算成0.0 8000克乘以十牛每千克，算出浮力为0.8牛。再来看石块，它沉在水底算浮力要用公式，F浮等于柔液GV排。这里的密度是水的密度一克每立方厘米，小鸡为十牛，每千克体积是100立方厘米。注意单位换算算，最后浮力为一牛。最后总结一下，根据物体的密度先判断沉浮再算浮力。漂浮时浮力等于重力，沉底时浮力小于重力，计算要用到F浮等于柔液GV排，学会了吗？呵呵。 null浮力不止液体才有，空气也可以产生浮力。氢气球就是利用空气的浮力来工作的那我们来看一个关于氢气球的问题，有一个氢气球的体积V等于500立方米，里面充满了氢气，密度为0.0 9000克每立方米。气球外壳加上吊篮的总质量是50千克，那么这个氢气球匀速向上运动时，最多能吊起多重的物体呢？这里需要制造空气的密度是1.2 9000克每立方米。氢气球吊着重物先做一个受力分析，把它们当做一个整体竖直向下的力有外壳加吊篮的重力，物体的重力，别忘了还有氢气的重力，向上的力就是空气对氢气球的浮力。氢气球匀速向上运动，向上的力就等于向下的力，也就是氢气球受到的浮力等于可荷兰的重力，加上氢气的重力，再加上物体的重力。但浮力是多少呢？氢气球受到的浮力和水的浮力类似，等于排开空气的重力，也就是柔GV排。只不过这里的柔是空气的密度为1.2 9000克每立方米小G取十牛每千克微排，就等于氢气球的体积500立方米。计算一下，氢气球一共受到浮力为6450牛，等式右边的力就很容易算了。气球外壳加吊篮的质量是50千克，对应的重力为500牛，而氢气的重力，可以通过质量和体积算出来。氢气的重力等于氢气的质量乘以小G也就等于氢气的密度乘以体积乘以小G其中氢气的密度是0.0 9000克每立方米，小G等于十牛每千克体积为500立方米，计算可得清晰的重力为450牛。把这些数据带入到最初的公式中，吊起物体的总重力就为6450牛减500牛，减450牛算得5500牛。完美总结一下，计算空气浮力没啥大不了，还是柔GV只不过此时的密度是空气的密度，明白了吗？呵呵。 码头上停着许多轮船，仔细一看，这些轮船都是用钢铁制成的。小胖子感到很疑惑，最古老的船是用木头做的，能够漂浮在水面上，但是现在的船是用铁做的，要是把铁块丢到水里，咚一下就沉下去了，这可怎么浮起来呀？为了解释这个现象，我们可以拿橡皮泥演示一下，有一坨橡皮泥如果直接丢到水里就会沉下去，但如果把它捏成一个碗的形状，再丢到水里就能够漂浮在水面上。这两种情况下，橡皮泥都是那么多，它的重力并没有发生变化。第一次下沉，橡皮泥所排开的水是这一部分，就是整个橡皮泥的体积对应的浮力是这么多，它小于重力。第二次漂浮，橡皮泥排开的水是这一部分，比原来多了一些，所以浮力变大了一些，和重力相等。这和轮船漂浮的原理是一样的，也就是利用空心的办法增加了可利用的排水体积。技术发展到今天，轮船越造越大，那么它的大小是怎么衡量的呢？其实衡量标准就是排水量的多少，排水量是指轮船满载货物的时候所排开水的质量，像右边这艘轮船排开的水是这一部分，排水量越大，能够装载的货物就越多。现代的轮船排水量能够达到万吨以上，比如这艘轮船的排水量是10万吨，说明船满载货物时，货物和船上的总质量就是10万吨，现在我们已经知道轮船能够浮在水面上，靠的是水的浮力，那来看这样一个问题，轮船从河里行驶到海中，浮力会怎么变化呢？轮船从河入海两种情况下都是漂浮状态，漂浮时浮力等于重力，轮船的重力并没有发生改变，浮力大小也没有改变。那么轮船进入海中有什么变化呢？浮力的公式是F浮等于柔液GB排，两种情况都用这个公式计算，河水是淡水，海水是咸水，柔和小于柔海，浮力没变，所以V和大于V海。也就是说轮船进入海中的体积变小，轮船会浮起来一点点。总结一下，轮船浮在水面上，这是漂浮，浮力等于重力。它的原理是利用空心的办法增加了可利用的排水体积，你学会了吗？呵呵。 第九章 浮力 第3节 物体的浮沉 2025 春季新教材版 八年级下册沪粤版 教学 目标 新课 导入 课堂小结 物体的浮沉条件 课堂 练习 浮沉条件在技术上的应用 目录 理解浮沉条件：通过比较浮力与重力（F浮、G物）及物体与液体密度（ρ物、ρ液）的关系，判断物体浮沉状态。 应用规律：解释鱼类浮沉、潜艇工作原理等实际问题。 逻辑推理：结合阿基米德原理，推导浮沉条件与密度的关系。 对比分析：归纳技术应用（潜艇、孔明灯）中浮沉控制的异同。 实验操作：通过鸡蛋浮沉实验观察现象，验证浮力与液体密度的关联。 问题探究：设计模拟实验（如鱼鳔功能）探究浮沉调节方法。 联系实际：体会浮沉条件在科技中的应用价值（如探测气球）。 安全意识：辩证讨论孔明灯升空的物理原理与潜在风险。 兴趣培养：通过实验激发探究兴趣，培养严谨的科学态度。 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 教学目标 新课导入 生活再体验 水中的鱼儿时而露出水面，时而沉入水底，你知道鱼是如何实现浮沉的吗? 物体的浮沉条件 观察与思考 潜艇时而浮于水面，时而潜入水底，有时又能停留在水中，其中的奥秘在哪里？ 潜艇的浮沉奥秘在于通过调节自身重力​（水舱注水/排水），改变浮力与重力的平衡，从而实现上浮、下潜或悬浮。这一过程完美应用了阿基米德原理与浮沉条件，是物理规律在工程技术中的经典实践。 物体的浮沉条件 活动 让鸡蛋像潜艇一样浮沉 如图所示，把一个鸡蛋轻轻地放入浓盐水中，使鸡蛋处于漂浮状态 ( 即停留在液面上，有一部分体积露出液面) ；然后将清水缓缓倒入浓盐水中，并轻轻地搅拌。随着盐水密度的减小，鸡蛋排开液体的体积也随之增大，由漂浮状态慢慢变到悬浮状态 ( 即鸡蛋全部浸没在水中，并可停留在液体里任何深度的地方) ；继续倒入清水，鸡蛋下沉；如再加入适量盐粒，鸡蛋重新又缓慢地上浮。 （a）漂浮 （b）悬浮 （c）下沉 （d）上浮 物体的浮沉条件 状态 （a）漂浮 （b）悬浮 （c）下沉 （d）上浮 操作 将鸡蛋轻轻放入浓盐水中 → 鸡蛋漂浮（部分露出液面） 向浓盐水中缓缓倒入清水并搅拌 → 盐水密度逐渐降低 向液体中加入适量盐粒 → 盐水密度回升 受力分析 浮力 = 鸡蛋重力 浮力 = 鸡蛋重力 浮力＜鸡蛋重力 浮力＞鸡蛋重力 讨论问题 ​问题（1）​：鸡蛋在盐水中受到哪两个力的作用？ ​答案：浮力（竖直向上）、重力（竖直向下）。 ​问题（2）​：鸡蛋处于不同状态是由于哪个力发生了变化？ ​答案：​浮力的变化（因液体密度改变导致 F浮=ρ液gV排变化）。 物体的浮沉条件 [思考]]你能画出这几种情况下鸡蛋所受力的示意图吗? 鸡蛋受到的重力和浮力如图所示： 物体的浮沉条件 若F浮＞G，则上浮 若ρ液＞ρ物，则上浮 若F浮=G， 则悬浮 若F浮<G， 则下沉 若ρ液=ρ物， 则悬浮 若ρ液<ρ物， 则下沉 小结 判断物体浮沉 的两种方法 比较浮力和 重力的大小 比较物体密度和液体密度 浮沉条件在技术上的应用 根据物体的浮沉条件，可以控制物体在液体中的浮沉。上面的实验就是用改变液体密度的方法来控制物体浮沉的。 潜艇能在水中上浮和下潜，它是通过改变自身重力的方法来控制浮沉的，其基本原理如图所示。 浮沉条件在技术上的应用 工作原理：靠改变自身重力上浮和下潜。 潜水艇在水中上浮和下潜的过程中浮力不变。F浮 = ρ水 gV排 潜艇 浮力的应用---潜水艇 潜入水中 若G＞F浮，则下潜 若G＜F浮，则上浮 浮沉条件在技术上的应用 核潜艇的战略意义： 核潜艇是重要军事战略装备，代表国家海上军事实力。 ​黄旭华贡献： 新中国第一代核潜艇研制团队领导者，耗时数十年完成研发。 使中国成为少数拥有核潜艇的国家之一。 2019年获“共和国勋章”。 历史意义：黄旭华团队突破技术封锁，奠定中国核潜艇大国地位。 ​科技象征：战略核潜艇代表国家尖端军事科技与综合实力。 ​图文关联：图（人物）与图（装备）共同展现“国之重器”的研制历程与成果。 浮沉条件在技术上的应用 （1）工作原理：将钢铁做制成空心的轮船，可以排开更多的水，增大浮力，漂浮在水面上。 （2）排水量（m排）： 轮船满载时排开水的质量： F浮= m排g 而 F浮=G ∴ m船+m货= m排 （3）载重线 浮力的应用---轮船 轮船 物体的浮沉条件 气球 原理：内部充有密度小于空气的气体（如氢气、氦气或热空气），使浮力大于重力而升空。 氢气球 飞艇 物体的浮沉条件 用途：一种可以直接测量液体密度的仪器 读数方法：静止时液面所对刻度乘以水的密度 刻度特点：上小下大，刻度间隔不均匀。 工作原理：利用物体漂浮在液面上时，F浮=G物原理制成的。 课堂小结 课堂练习 考点一：物体的浮沉条件 【典型例题1】 【答案】D 将同一物块分别放入装有不同液体的甲、乙两个杯中，物块在甲、乙两个杯中所处的位置如图所示，下列判断正确的是（　　） A．物块在甲杯受到的浮力比乙杯中大 B．物块在甲杯中受到的浮力比乙杯中小 C．甲杯中的液体密度比乙杯中的液体密度大 D．甲杯中的液体密度比乙杯中的液体密度小 课堂练习 【迁移训练1】 【答案】试管静止在甲液体中，受力平衡，受到的有竖直向上的浮力和竖直向下的重力作用，重力和浮力大小相等，方向相反，是一对平衡力 甲液体的密度大于乙液体 在学习浮力的知识后，小华尝试将装有金属颗粒的试管作为 实验仪器来比较液体密度的大小。现将该仪器分别置于甲、 乙两种液体中，仪器均处于静止状态，此时用笔标记所记液 面位置分别为A、B，如图（a）、（b）所示。①以图（a）为例，尝试写出并分析该仪器静止时所受力的情况； ②根据图（a）、（b）所示现象，结合相关知识判断甲、乙液体密度大小的关系。 （需写出判断的过程） 课堂练习 考点二：浮沉条件在技术上的应用 【典型例题2】 【答案】5×107 5×107 4×107 如图（a）所示，重为5×107牛的潜艇悬停在海水某深度处，它排开海水的重力为 牛。潜艇的水舱向外排出1×107牛的海水后开始上浮，在图（b）所示位置时潜艇受到的浮力为 牛。最终潜艇静止在图（c）所示海面，潜艇受到的浮力为 牛。 课堂练习 【迁移训练2】 【答案】C 2020年11月10日，我国研发的奋斗者号在位于太平洋的马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度为10909米，刷新中国载人深潜的新纪录。潜水器在水面下匀速下潜过程中（　　） A．受到的重力小于浮力 B．上、下表面受到的压力差变大 C．受到的压强变大，浮力不变 D．受到的压强变大，浮力变大 ENDING! 2024 Thank you for watching! 谢谢观看 @物理怪怪怪 $$