第3节 物体的浮沉条件及应用（举一反三讲义）物理人教版八年级下册

本讲义聚焦物体浮沉条件及应用核心知识点，通过实验探究浮沉现象，梳理浮力与重力、物体密度与液体密度的关系，构建从现象观察到规律总结再到轮船、潜水艇等实际应用的完整学习支架。 资料以科学探究为核心，设计控制变量法实验培养探究能力，结合受力分析、密度比较等科学思维方法，搭配典例变式与思维导图强化物理观念。课中辅助教师引导学生建构知识，课后通过巩固训练助力学生查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

第3节 物体的浮沉条件及应用 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：物体的浮沉现象 2 知识点2：物体的浮沉条件 4 知识点3：浮沉条件的应用 6 【方法技巧】 7 方法技巧 1判断物体浮沉状态的两种方法 7 方法技巧 2解释浮沉条件应用的逻辑步骤 8 【巩固训练】 8 【学习目标】 学习目标 具体要求​ 核心概念​ 1.通过实验探究物体的浮沉现象，理解浮力与重力、排开液体体积的关系；​ 2.掌握物体浮沉的条件，能准确表述不同状态下（漂浮、悬浮、沉底、上浮、下沉）浮力与重力、物体密度与液体密度的关系；​ 3.了解浮沉条件在生活中的应用，能解释轮船、潜水艇、气球等设备的工作原理。​ 能力素养​ 1.能设计并完成 “探究物体浮沉条件” 实验，分析实验数据并归纳得出结论；​ 2.能运用浮沉条件判断物体的浮沉状态，解决实际问题；​ 3.能结合生活实例说明浮沉条件的利用，培养科学应用能力和创新思维。​ 【重点难点】 重点​ 1.物体浮沉条件的实验探究过程；​ 2.浮沉条件的内容及理解（浮力与重力、密度的关系）；​ 3.浮沉条件在轮船、潜水艇、气球等设备中的应用原理。​ 难点​ 1.对 “悬浮”“漂浮” 状态的区别与理解；​ 2.运用浮沉条件分析复杂情境（如物体部分浸入、液体密度变化）的问题；​ 3.解释潜水艇、密度计等设备的工作原理时，将理论与实际结合的逻辑完整性。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点 1：物体的浮沉现象 1.常见浮沉实例： 漂浮：木块浮在水面、轮船航行在海面； 悬浮：潜水艇停留在水中某一深度、鱼在水中静止； 沉底：石块沉入水底、铁钉落入水中； 上浮：氢气球升空、煮熟的饺子浮出水面； 下沉：未充气的气球下落、实心铁块在水中下沉。 2.实验探究：物体的浮沉条件 （1）实验目的：探究浮力与重力的关系对物体浮沉的影响 （2）实验器材：弹簧测力计、溢水杯、烧杯、水、木块、铁块、橡皮泥、细线、不同密度的液体（如 盐水、酒精） （3）实验设计（控制变量法）： （4）实验结论： ①物体的浮沉由浮力与重力的大小关系（或物体密度与液体密度的大小关系）决定。 ②控制液体密度不变，改变物体重力（如改变橡皮泥的质量）或排开液体体积（如改变物体浸入液体 的体积）； ③控制物体重力不变，改变液体密度（如换用盐水、酒精）。 （5）实验步骤： ① 用弹簧测力计测出物体的重力 G； ② 将物体部分或全部浸入液体中，读出弹簧测力计的拉力 F 拉； ③ 根据称重法计算浮力 F 浮 = G - F 拉； ④ 比较 F 浮与 G 的大小，观察物体的浮沉状态； ⑤ 更换不同物体或不同密度的液体，重复上述步骤。 （6）实验现象与数据记录： 物体状态 物体重力 G\N 弹簧测力计拉力F\N 浮力F浮\N F浮与G的关系 物体密度ρ物与液体 密度 ρ液的关系 漂浮 2.0 0 2.0 F浮 = G ρ物 < ρ液 悬浮 3.0 0 3.0 F浮= G ρ物= ρ液 沉底 4.0 1.0 3.0 F浮 < G ρ物 > ρ液 上浮 1.5 0.5 2.0 F浮 > G ρ物< ρ液 下沉 2.5 1.5 1.0 F浮 < G ρ物> ρ液 【典例 1】（2024・江苏南京・中考真题）下列关于物体浮沉的说法正确的是（　　）​ A．物体的浮沉只与物体的重力有关​ B．物体漂浮时，浮力大于重力​ C．物体悬浮时，浮力等于重力​ D．物体沉底时，浮力大于重力​ 【典例 2】（24-25・浙江杭州・期末）将一个质量为 50g 的鸡蛋轻轻放入盛有盐水的烧杯中，鸡蛋静止时漂浮在液面上，此时鸡蛋受到的浮力为（　　）（g 取 10N/kg）​ A．0.05N B．0.5N C．5N D．50N​ 【变式 1】（2024・山东济南・期中）将体积相同的 A、B 两个物体放入水中，A 物体漂浮，B 物体沉底，下列说法正确的是（　　）​ A．A 物体受到的浮力大于 B 物体​ B．A 物体受到的浮力小于 B 物体​ C．A 物体的密度大于 B 物体​ D．A 物体的密度小于 B 物体​ 【变式 2】（24-25・广东广州・期末）用手将一个重为 6N 的物体全部压入水中，物体排开水的重力为 10N，则物体受到的浮力为______N，放手后物体将______（选填 “上浮”“下沉” 或 “悬浮”），待物体静止时受到的浮力为______N。​ 【变式 3】(24-25 八下・湖北武汉・期末) 在探究 “物体的浮沉条件” 实验中，某同学将一个自制的橡皮 泥船放入盛有水的烧杯中，船漂浮在水面上；然后将橡皮泥捏成实心球，放入水中后沉底。请分析两次实验中橡皮泥的浮沉状态不同的原因。​ 知识点 2：物体的浮沉条件 1. 浮沉条件的两种表述（核心）： 物体状态 浮力与重力的关系 物体密度与液体密度的关系（实心物体） 备注 上浮 F 浮 > G ρ 物 < ρ 液 动态过程，最终会漂浮 漂浮 F 浮 = G ρ 物 < ρ 液 静态平衡，V 排 < V 物 悬浮 F 浮 = G ρ 物 = ρ 液 静态平衡，V 排 = V 物 下沉 F 浮 < G ρ 物 > ρ 液 动态过程，最终会沉底 沉底 F 浮 + F 支 = G ρ 物 > ρ 液 静态平衡，V 排 = V 物 2.关键理解：​ （1）“上浮”“下沉” 是动态过程，受力不平衡（F 浮 ≠ G）；“漂浮”“悬浮”“沉底” 是静态 平衡状态（受力平衡）。​ （2）漂浮与悬浮的区别：漂浮时物体部分浸入液体（V 排 < V 物），ρ 物 < ρ 液；悬浮时物体完全浸 入液体（V 排 = V 物），ρ 物 = ρ 液。​ （3）沉底时，物体受到重力、浮力和支持力三个力的作用，合力为零。​ 3.浮沉条件的推导：​ 由阿基米德原理 F 浮 = ρ液 gV 排，物体重力 G = ρ物gV物，结合二力平衡条件推导：​ （1）若 ρ 物 <ρ 液，且物体完全浸入时（V 排 = V 物），F 浮 = ρ 液 gV 物> ρ 物 gV 物 = G，物体上 浮，最终漂浮（V 排减小，F 浮 = G）；​ （2）若 ρ 物 = ρ 液，F 浮 = ρ 液 gV 物 = ρ 物 gV 物 = G，物体悬浮；​ （3）若 ρ 物 > ρ 液，F 浮 = ρ 液 gV 物 < ρ 物 gV 物 = G，物体下沉，最终沉底。 【典例 3】（2024・四川成都・中考真题）关于物体的浮沉条件，下列说法正确的是（　　）​ A．实心物体的密度大于液体密度时，一定沉底​ B．实心物体的密度小于液体密度时，一定漂浮​ C．物体漂浮时，排开液体的体积等于物体的体积​ D．物体悬浮时，排开液体的重力等于物体的重力​ 【典例 4】（24-25・山东青岛・期末）体积为 100cm³ 的实心铁块，密度为 7.9×10³kg/m³，放入水中静止后，受到的浮力为（　　）（g 取 10N/kg，ρ 水 = 1.0×10³kg/m³）​ A．0.79N B．1N C．7.9N D．10N​ 【变式 1】（2024・河南郑州・期末）一个质量为 0.6kg 的物体，体积为 1dm³，将其放入水中，物体静止时的状态是（　　）（g 取 10N/kg）​ A．漂浮 B．悬浮 C．沉底 D．无法判断​ 【变式 2】（多选）（24-25・江苏苏州・期末）下列关于浮沉条件的应用，说法正确的是（　　）​ A．潜水艇上浮时，浮力大于重力​ B．轮船航行时，浮力等于重力​ C．气球升空时，浮力大于重力​ D．密度计漂浮时，浮力大于重力​ 【变式 3】 (24-25 八下・安徽合肥・期末) 将一个重为 8N 的物体放入盛有某种液体的烧杯中，物体静止时受到的浮力为 6N，则物体在液体中所处的状态是______，物体的密度______（选填 “大于”“小于” 或 “等于”）液体的密度。若将物体露出液面的部分切去，剩余部分将______（选填 “上浮”“下沉” 或 “悬浮”）。​ 知识点 3：浮沉条件的应用 1.轮船​ 工作原理：利用 “空心” 的方法增大排开液体的体积，从而增大浮力，使轮船漂浮在水面上 （F 浮 = G 船）。​ 关键特点：​ （1）轮船的排水量：指轮船满载时排开水的质量，根据阿基米德原理，满载时： F浮=G排=m 排 g=G船 + G货；​ （2）轮船从江河驶入大海，液体密度变大，但浮力仍等于重力（不变），所以排开液体的体积变小， 船身会上浮一些。​ 2.潜水艇​ 工作原理：通过改变自身重力实现浮沉（浮力不变，因为排开水的体积不变）。​ 操作过程：​ 下沉：向水舱注水，自身重力增大，G > F 浮，潜水艇下沉；​ 悬浮 / 上浮：排出水舱中的水，自身重力减小，G = F 浮时悬浮，G < F 浮时上浮；​ 静止时（悬浮或漂浮），浮力等于重力。​ 3.气球和飞艇​ 工作原理：利用填充气体的密度小于空气的密度，使气球或飞艇受到的浮力大于自身重力： （F浮>G 总），从而升空。​ 关键特点：​ 常用填充气体：氢气（密度小但易燃易爆）、氦气（密度小且安全）；​ 飞艇通过改变气囊的体积来调节浮力，实现升降；气球靠释放气体或增加重物来控制升降。​ 4.密度计​ 工作原理：利用漂浮条件（F 浮 = G），测量液体的密度。​ 关键特点：​ 密度计的刻度特点：上小下大（因为液体密度越大，密度计排开液体的体积越小，浸入液体的深度越 浅）；​ 同一密度计在不同液体中漂浮时，浮力始终等于自身重力（不变）。 【典例 5】（2024・广东深圳・中考真题）关于轮船的说法正确的是（　　）​ A．轮船的排水量越大，载重量越大​ B．轮船从大海驶入江河，船身会下沉一些​ C．轮船的浮力始终大于自身重力​ D．轮船的 “空心” 结构是为了减小浮力​ 【典例 6】（2024・浙江宁波・中考真题）关于密度计的说法正确的是（　　）​ A．密度计在不同液体中漂浮时，所受浮力不同​ B．密度计的刻度值从上到下逐渐增大​ C．密度计浸入液体的深度越深，说明液体密度越大​ D．密度计的重力越大，测量液体密度的范围越小​ 【变式 1】(24-25 八下・江苏无锡・期末) 一艘轮船的排水量为 5×10⁴t，当它满载航行时，受到的浮力为 ______N（g 取 10N/kg）；若轮船从长江驶入东海，排开海水的体积将______（选填 “变大”“变小” 或 “不变”）。 【变式 2】(24-25 八下・山东烟台・期末) 氢气球松手后会向上运动，是因为氢气的密度______空气的密度，气球受到的浮力______自身重力（均选填 “大于”“小于” 或 “等于”）；若气球上升过程中遇到冷风，体积变小，浮力将______（选填 “变大”“变小” 或 “不变”）。​ 【变式 3】如图所示，把两个相同的密度计分别放入两种不同的液体中，由图可知：两个密度计在两种液体中受到的浮力F甲 F乙，两种液体的密度ρ甲 ρ乙（两空均选填“大于”“小于”或 “等于”） 【方法技巧】 方法技巧 1：判断物体浮沉状态的两种方法​ 1.受力分析法：比较浮力 F 浮与重力 G 的大小：​ F 浮 > G → 上浮（最终漂浮）；​ F 浮 = G → 漂浮或悬浮；​ F 浮 < G → 下沉（最终沉底）。​ 2.密度比较法（适用于实心物体）：比较物体密度 ρ 物与液体密度 ρ 液的大小：​ ρ 物 < ρ 液 → 上浮（最终漂浮）；​ ρ 物 = ρ 液 → 悬浮；​ ρ 物 > ρ 液 → 下沉（最终沉底）。​ 3.示例：判断铁块在水中的浮沉状态​ 受力分析：铁块重力 G=mg=ρ 铁 Vg，浮力 F 浮 =ρ 水 gV，ρ 铁 >ρ 水，故 F 浮 < G，下沉；​ 密度比较：ρ 铁 >ρ 水，直接判断下沉。​ 方法技巧 2：解释浮沉条件应用的逻辑步骤​ 1.以 “潜水艇浮沉” 为例，四步逻辑法：​ 明确原理核心：潜水艇通过改变自身重力实现浮沉，浮力不变（V 排不变）；​ 分析操作与重力变化：注水时重力增大，排水时重力减小；​ 结合浮沉条件判断状态：G > F 浮 → 下沉，G = F 浮 → 悬浮，G < F 浮 → 上浮；​ 总结实际效果：通过控制水舱水量，实现不同深度的航行。​ 2.易错提醒：​ 区分 “漂浮” 与 “悬浮”：漂浮时 V 排 < V 物，ρ 物 <ρ 液；悬浮时 V 排 = V 物，ρ 物 =ρ 液，二者 虽均为 F 浮 = G，但适用条件不同。​ 轮船 “排水量” 是排开水的质量，而非体积，计算浮力时需用 G 排 = m 排 g。​ 密度计的刻度特点：上小下大，且刻度不均匀（因 F 浮 = G=ρ 液 gV 排，ρ 液与 V 排成反比，刻度呈 非线性分布）。 【巩固训练】 1如图是节日放飞氢气球的场景。氢气球向上运动，是因为放手时氢气球的重力G （选填“大于”或“小于”）氢气球受到的空气浮力F。当氢气球上升高到一定高度后不再上升，说明氢气球受到的浮力 （选填“变大”或“变小”）。 2．泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示，冲泡茶叶时，部分茶叶表面附着气泡使其排开 水的体积增大，由于浮力大于重力而 ；茶叶充分吸水后由于其密度 水的密度而下沉。    3．如图所示，京京用手将重 1.5N，体积为 1.6×10-4m3的苹果逐渐压入水中，直到苹果刚好浸没，此过程中水对容器底部的压强将 （选填“增大”“减小”或“不变”），松手后苹果将 （填“上浮”“悬浮”或“下沉”）。 4．我国国产航母顺利完成首次海试任务，国产航母满载时排开海水的体积为6.5×105m3，则航母在海水中受到的最大浮力为 N（ρ海水=1×103kg/m3，g取10N/kg），该航母可以搭载40~45架歼-15型舰载机，当舰载机起飞后航母受到的浮力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 5．已知ρ水>ρ煤袖，ρ铜>ρ铝。 （1）把铜块分别浸没在水和煤油中，浸没在 中时（选填“煤油”或“水”）受到的浮力大； （2）把质量相同的铝块和铜块分别浸没在装满水和煤油容器中，溢出水的质量 （选填“大于”“等于”或“小于”）溢出煤油的质量。 6．用手将一重为5N的物体全部压入水中，物体排开水的重8N，放手后物体将 （填“上浮”、“下沉”或“悬浮”），待物体静止时排开水的体积是 。（g=10N/kg  ρ水=1.0×103kg/m3） 7．小松将一质量为90g，体积为100cm3的实心玩具浸没在水中（ρ水=1×103kg/m²），玩具所受的浮力为 N，松手后，玩具将 （选填“上浮”、“悬溜”或“下沉”），最后静止。 8．学习了浮力的知识后小明同学进行了如下实验，他将一个小碗侧放入盛有水的容器中，如图甲所示，静止时小碗沉入水底，如图乙所示，此时小碗所受浮力 小碗的重力；接下来，他将小碗平放在水面上，松手后，小碗漂浮在水面上，如图丙所示，此时小碗所受浮力 小碗的重力；图乙中小碗所受浮力 图丙中小碗所受浮力。（均选填“大于”、“小于”或“等于”） 9．图甲为我国自主建造的第一艘国产航母——山东舰。该舰满载时排水量为5万吨，可同时停放36架歼-15舰载机。若每架舰载机质量为25吨（已知g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）。求： （1）如图乙所示，舰载机起飞后，山东舰受到的浮力 （选填“增大”或“减小”）； （2）舰载机起飞驶离航母过程中速度越来越大，起飞过程中的牵引力 甲板阻力（选填“大于”“小于”或“等于”）； （3）山东舰满载时受到的浮力 ； （4）山东舰满载时，当36架舰载机全部飞离航母后，航母排开海水的体积 。    10．如图甲所示是我国最大的半潜船新光华号，其排水量为10.2万吨（排水量是轮船装满货物时排开水的质量），下潜吃水深度30.5米，主甲板最深可潜入水下16米．不仅能够运输海上钻井平台，还能够运输大型的战舰。 （1）半潜船可以通过水舱充水或排水来改变自身重力，当它所受重力 （选填“大于”“等于”或“小于”）浮力时，开始下潜； （2）新光华号满载时受到的浮力大小为 N，当它下潜到最大深度时，主甲板受到水的压强为 Pa；（，g取10N/kg） （3）小明设计了如图乙所示的装置模拟半潜船的运动过程，其中M模拟半潜船，内部有水舱，可以通过阀门排水或充水，N模拟货物，则由图乙到图丙的过程，物体M要通过阀门 （选填“排水”或“充水”），M受到的浮力变 ，容器中水面的高度 （选填“升高”“降低”或“不变”）。 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 物体的浮沉条件及应用 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：物体的浮沉现象 2 知识点2：物体的浮沉条件 5 知识点3：浮沉条件的应用 7 【方法技巧】 10 方法技巧 1判断物体浮沉状态的两种方法 10 方法技巧 2解释浮沉条件应用的逻辑步骤 10 【巩固训练】 11 【学习目标】 学习目标 具体要求​ 核心概念​ 1.通过实验探究物体的浮沉现象，理解浮力与重力、排开液体体积的关系；​ 2.掌握物体浮沉的条件，能准确表述不同状态下（漂浮、悬浮、沉底、上浮、下沉）浮力与重力、物体密度与液体密度的关系；​ 3.了解浮沉条件在生活中的应用，能解释轮船、潜水艇、气球等设备的工作原理。​ 能力素养​ 1.能设计并完成 “探究物体浮沉条件” 实验，分析实验数据并归纳得出结论；​ 2.能运用浮沉条件判断物体的浮沉状态，解决实际问题；​ 3.能结合生活实例说明浮沉条件的利用，培养科学应用能力和创新思维。​ 【重点难点】 重点​ 1.物体浮沉条件的实验探究过程；​ 2.浮沉条件的内容及理解（浮力与重力、密度的关系）；​ 3.浮沉条件在轮船、潜水艇、气球等设备中的应用原理。​ 难点​ 1.对 “悬浮”“漂浮” 状态的区别与理解；​ 2.运用浮沉条件分析复杂情境（如物体部分浸入、液体密度变化）的问题；​ 3.解释潜水艇、密度计等设备的工作原理时，将理论与实际结合的逻辑完整性。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点 1：物体的浮沉现象 1.常见浮沉实例： 漂浮：木块浮在水面、轮船航行在海面； 悬浮：潜水艇停留在水中某一深度、鱼在水中静止； 沉底：石块沉入水底、铁钉落入水中； 上浮：氢气球升空、煮熟的饺子浮出水面； 下沉：未充气的气球下落、实心铁块在水中下沉。 2.实验探究：物体的浮沉条件 （1）实验目的：探究浮力与重力的关系对物体浮沉的影响 （2）实验器材：弹簧测力计、溢水杯、烧杯、水、木块、铁块、橡皮泥、细线、不同密度的液体（如 盐水、酒精） （3）实验设计（控制变量法）： （4）实验结论： ①物体的浮沉由浮力与重力的大小关系（或物体密度与液体密度的大小关系）决定。 ②控制液体密度不变，改变物体重力（如改变橡皮泥的质量）或排开液体体积（如改变物体浸入液体 的体积）； ③控制物体重力不变，改变液体密度（如换用盐水、酒精）。 （5）实验步骤： ① 用弹簧测力计测出物体的重力 G； ② 将物体部分或全部浸入液体中，读出弹簧测力计的拉力 F 拉； ③ 根据称重法计算浮力 F 浮 = G - F 拉； ④ 比较 F 浮与 G 的大小，观察物体的浮沉状态； ⑤ 更换不同物体或不同密度的液体，重复上述步骤。 （6）实验现象与数据记录： 物体状态 物体重力 G\N 弹簧测力计拉力F\N 浮力F浮\N F浮与G的关系 物体密度ρ物与液体 密度 ρ液的关系 漂浮 2.0 0 2.0 F浮 = G ρ物 < ρ液 悬浮 3.0 0 3.0 F浮= G ρ物= ρ液 沉底 4.0 1.0 3.0 F浮 < G ρ物 > ρ液 上浮 1.5 0.5 2.0 F浮 > G ρ物< ρ液 下沉 2.5 1.5 1.0 F浮 < G ρ物> ρ液 【典例 1】（2024・江苏南京・中考真题）下列关于物体浮沉的说法正确的是（　　）​ A．物体的浮沉只与物体的重力有关​ B．物体漂浮时，浮力大于重力​ C．物体悬浮时，浮力等于重力​ D．物体沉底时，浮力大于重力​ 【答案】C​ 【详解】A．物体的浮沉与物体的重力和浮力都有关，还与物体密度、液体密度有关，故 A 错误； B．物体漂浮时，处于平衡状态，浮力等于重力，故 B 错误； C．物体悬浮时，受力平衡，浮力等于重力，故 C 正确； D．物体沉底时，浮力小于重力，且受到支持力的作用，故 D 错误。故选 C。​ 【典例 2】（24-25・浙江杭州・期末）将一个质量为 50g 的鸡蛋轻轻放入盛有盐水的烧杯中，鸡蛋静止时漂浮在液面上，此时鸡蛋受到的浮力为（　　）（g 取 10N/kg）​ A．0.05N B．0.5N C．5N D．50N​ 【答案】B​ 【详解】鸡蛋漂浮时，浮力等于重力，即 F 浮 = G = mg = 0.05kg × 10N/kg = 0.5N，故 B 正确， ACD 错误。故选 B。​ 【变式 1】（2024・山东济南・期中）将体积相同的 A、B 两个物体放入水中，A 物体漂浮，B 物体沉底，下列说法正确的是（　　）​ A．A 物体受到的浮力大于 B 物体​ B．A 物体受到的浮力小于 B 物体​ C．A 物体的密度大于 B 物体​ D．A 物体的密度小于 B 物体​ 【答案】BD​ 【详解】AB．体积相同的 A、B 放入水中，A 漂浮则 V 排 A <V 物，B 沉底则 V 排 B = V 物，根据 F 浮 = ρ 液 gV 排，ρ 液和 g 相同，V 排 A < V 排 B，所以 F 浮 A < F 浮 B，故 A 错误，B 正确； CD．A 漂浮则 ρA < ρ 水，B 沉底则 ρB> ρ 水，所以 ρA < ρB，故 C 错误，D 正确。故选 BD。​ 【变式 2】（24-25・广东广州・期末）用手将一个重为 6N 的物体全部压入水中，物体排开水的重力为 10N，则物体受到的浮力为______N，放手后物体将______（选填 “上浮”“下沉” 或 “悬浮”），待物体静止时受到的浮力为______N。​ 【答案】10；上浮；6​ 【详解】根据阿基米德原理，F 浮 = G 排 = 10N；[2] 物体重力 G = 6N，F 浮 > G，所以放手后物体上 浮；物体静止时漂浮，浮力等于重力，即 F 浮 ' = G = 6N。​ 【变式 3】(24-25 八下・湖北武汉・期末) 在探究 “物体的浮沉条件” 实验中，某同学将一个自制的橡皮 泥船放入盛有水的烧杯中，船漂浮在水面上；然后将橡皮泥捏成实心球，放入水中后沉底。请分析两次实验中橡皮泥的浮沉状态不同的原因。​ 【答案】见解析​ 【详解】橡皮泥的质量和重力不变，两次实验的区别在于排开水的体积不同。第一次捏成船的形状， 排开水的体积较大，根据 F 浮 = ρ 液 gV 排，受到的浮力等于重力，所以漂浮；第二次捏成实心 球，排开水的体积较小，受到的浮力小于重力，所以沉底。即物体的浮沉不仅与重力有关，还与排开 液体的体积（或物体的形状）有关。 知识点 2：物体的浮沉条件 1. 浮沉条件的两种表述（核心）： 物体状态 浮力与重力的关系 物体密度与液体密度的关系（实心物体） 备注 上浮 F 浮 > G ρ 物 < ρ 液 动态过程，最终会漂浮 漂浮 F 浮 = G ρ 物 < ρ 液 静态平衡，V 排 < V 物 悬浮 F 浮 = G ρ 物 = ρ 液 静态平衡，V 排 = V 物 下沉 F 浮 < G ρ 物 > ρ 液 动态过程，最终会沉底 沉底 F 浮 + F 支 = G ρ 物 > ρ 液 静态平衡，V 排 = V 物 2.关键理解：​ （1）“上浮”“下沉” 是动态过程，受力不平衡（F 浮 ≠ G）；“漂浮”“悬浮”“沉底” 是静态 平衡状态（受力平衡）。​ （2）漂浮与悬浮的区别：漂浮时物体部分浸入液体（V 排 < V 物），ρ 物 < ρ 液；悬浮时物体完全浸 入液体（V 排 = V 物），ρ 物 = ρ 液。​ （3）沉底时，物体受到重力、浮力和支持力三个力的作用，合力为零。​ 3.浮沉条件的推导：​ 由阿基米德原理 F 浮 = ρ液 gV 排，物体重力 G = ρ物gV物，结合二力平衡条件推导：​ （1）若 ρ 物 <ρ 液，且物体完全浸入时（V 排 = V 物），F 浮 = ρ 液 gV 物> ρ 物 gV 物 = G，物体上 浮，最终漂浮（V 排减小，F 浮 = G）；​ （2）若 ρ 物 = ρ 液，F 浮 = ρ 液 gV 物 = ρ 物 gV 物 = G，物体悬浮；​ （3）若 ρ 物 > ρ 液，F 浮 = ρ 液 gV 物 < ρ 物 gV 物 = G，物体下沉，最终沉底。 【典例 3】（2024・四川成都・中考真题）关于物体的浮沉条件，下列说法正确的是（　　）​ A．实心物体的密度大于液体密度时，一定沉底​ B．实心物体的密度小于液体密度时，一定漂浮​ C．物体漂浮时，排开液体的体积等于物体的体积​ D．物体悬浮时，排开液体的重力等于物体的重力​ 【答案】AD​ 【详解】A．实心物体密度大于液体密度时，F 浮 = ρ 液 gV 物 <ρ 物 gV 物 = G，物体下沉，最终沉 底，故 A 正确； B．实心物体密度小于液体密度时，若完全浸入液体，F 浮> G，物体上浮，最终漂浮，而非 “一定漂 浮”（初始状态可能完全浸入），故 B 错误； C．物体漂浮时，V 排 < V 物，故 C 错误； D．物体悬浮时，F 浮 = G，根据阿基米德原理，F 浮 = G 排，所以 G 排 = G，故 D 正确。故选 AD。 【典例 4】（24-25・山东青岛・期末）体积为 100cm³ 的实心铁块，密度为 7.9×10³kg/m³，放入水中静止后，受到的浮力为（　　）（g 取 10N/kg，ρ 水 = 1.0×10³kg/m³）​ A．0.79N B．1N C．7.9N D．10N​ 【答案】B​ 【详解】铁块密度大于水的密度，放入水中沉底，V 排 = V 物 = 100cm³ = 1×10⁻⁴m³，F 浮 = ρ 水 gV 排 = 1.0×10³kg/m³ × 10N/kg × 1×10⁻⁴m³ = 1N，故 B 正确，ACD 错误。故选 B。 【变式 1】（2024・河南郑州・期末）一个质量为 0.6kg 的物体，体积为 1dm³，将其放入水中，物体静止时的状态是（　　）（g 取 10N/kg）​ A．漂浮 B．悬浮 C．沉底 D．无法判断​ 【答案】A​ 【详解】物体的密度 ρ 物 = = 0.6kg / 1×10⁻³m³ = 0.6×10³kg/m³ < ρ 水，所以物体漂浮，故 A 正确，BCD 错误。故选 A。 【变式 2】（多选）（24-25・江苏苏州・期末）下列关于浮沉条件的应用，说法正确的是（　　）​ A．潜水艇上浮时，浮力大于重力​ B．轮船航行时，浮力等于重力​ C．气球升空时，浮力大于重力​ D．密度计漂浮时，浮力大于重力​ 【答案】BC​ 【详解】A．潜水艇上浮时，是通过改变自身重力实现的，上浮过程中（未露出水面）浮力不变，当浮 力大于重力时上浮，最终漂浮时浮力等于重力，故 A 错误； B．轮船航行时漂浮，浮力等于重力，故 B 正确； C．气球升空时，浮力大于重力，才能向上运动，故 C 正确； D．密度计漂浮在液体中，浮力等于重力，故 D 错误。故选 BC。 【变式 3】 (24-25 八下・安徽合肥・期末) 将一个重为 8N 的物体放入盛有某种液体的烧杯中，物体静止时受到的浮力为 6N，则物体在液体中所处的状态是______，物体的密度______（选填 “大于”“小于” 或 “等于”）液体的密度。若将物体露出液面的部分切去，剩余部分将______（选填 “上浮”“下沉” 或 “悬浮”）。​ 【答案】沉底；大于；下沉​ 【详解】物体重力 G=8N，浮力 F 浮 = 6N，F 浮 < G，所以物体沉底； 沉底时 ρ 物 > ρ 液； 切去露出部分后，剩余物体的密度仍大于液体密度，所以剩余部分会下沉。 知识点 3：浮沉条件的应用 1.轮船​ 工作原理：利用 “空心” 的方法增大排开液体的体积，从而增大浮力，使轮船漂浮在水面上 （F 浮 = G 船）。​ 关键特点：​ （1）轮船的排水量：指轮船满载时排开水的质量，根据阿基米德原理，满载时： F浮=G排=m 排 g=G船 + G货；​ （2）轮船从江河驶入大海，液体密度变大，但浮力仍等于重力（不变），所以排开液体的体积变小， 船身会上浮一些。​ 2.潜水艇​ 工作原理：通过改变自身重力实现浮沉（浮力不变，因为排开水的体积不变）。​ 操作过程：​ 下沉：向水舱注水，自身重力增大，G > F 浮，潜水艇下沉；​ 悬浮 / 上浮：排出水舱中的水，自身重力减小，G = F 浮时悬浮，G < F 浮时上浮；​ 静止时（悬浮或漂浮），浮力等于重力。​ 3.气球和飞艇​ 工作原理：利用填充气体的密度小于空气的密度，使气球或飞艇受到的浮力大于自身重力： （F浮>G 总），从而升空。​ 关键特点：​ 常用填充气体：氢气（密度小但易燃易爆）、氦气（密度小且安全）；​ 飞艇通过改变气囊的体积来调节浮力，实现升降；气球靠释放气体或增加重物来控制升降。​ 4.密度计​ 工作原理：利用漂浮条件（F 浮 = G），测量液体的密度。​ 关键特点：​ 密度计的刻度特点：上小下大（因为液体密度越大，密度计排开液体的体积越小，浸入液体的深度越 浅）；​ 同一密度计在不同液体中漂浮时，浮力始终等于自身重力（不变）。 【典例 5】（2024・广东深圳・中考真题）关于轮船的说法正确的是（　　）​ A．轮船的排水量越大，载重量越大​ B．轮船从大海驶入江河，船身会下沉一些​ C．轮船的浮力始终大于自身重力​ D．轮船的 “空心” 结构是为了减小浮力​ 【答案】AB​ 【详解】A．排水量是轮船满载时排开水的质量，排水量越大，排开水的重力越大，浮力越大，载重量 （G 货 = F 浮 - G 船）越大，故 A 正确； B．轮船从大海驶入江河，液体密度变小，浮力不变（等于重力），根据 F 浮 = ρ 液 gV 排，V 排变 大，船身下沉，故 B 正确； C．轮船漂浮时浮力等于重力，故 C 错误； D．“空心” 结构是为了增大排开液体体积，增大浮力，故 D 错误。故选 AB。​ 【典例 6】（2024・浙江宁波・中考真题）关于密度计的说法正确的是（　　）​ A．密度计在不同液体中漂浮时，所受浮力不同​ B．密度计的刻度值从上到下逐渐增大​ C．密度计浸入液体的深度越深，说明液体密度越大​ D．密度计的重力越大，测量液体密度的范围越小​ 【答案】B​ 【详解】A．密度计在不同液体中漂浮时，浮力始终等于自身重力，故 A 错误； B．密度计漂浮时 F 浮 = G=ρ 液 gV 排，液体密度越大，V 排越小，浸入深度越浅，所以刻度值从上 到下逐渐增大，故 B 正确； C．密度计浸入液体深度越深，V 排越大，液体密度越小，故 C 错误； D．密度计重力越大，根据 F 浮 = G=ρ 液 gV 排，能测量的液体密度范围越大（可测更大密度的液体， 此时 V 排更小），故 D 错误。故选 B。 【变式 1】(24-25 八下・江苏无锡・期末) 一艘轮船的排水量为 5×10⁴t，当它满载航行时，受到的浮力为 ______N（g 取 10N/kg）；若轮船从长江驶入东海，排开海水的体积将______（选填 “变大”“变小” 或 “不变”）。 【答案】5×10⁸；变小 【详解】[1] 轮船满载时受到的浮力 F 浮 = G 排 = m 排 g=5×10⁷kg×10N/kg=5×10⁸N；轮船 从长江驶入东海，浮力不变（等于重力），海水密度大于江水密度，根据 F 浮 =ρ 液 gV 排，V 排 变小。 【变式 2】(24-25 八下・山东烟台・期末) 氢气球松手后会向上运动，是因为氢气的密度______空气的密度，气球受到的浮力______自身重力（均选填 “大于”“小于” 或 “等于”）；若气球上升过程中遇到冷风，体积变小，浮力将______（选填 “变大”“变小” 或 “不变”）。​ 【答案】小于；大于；变小​ 【详解】氢气球上升是因为氢气密度小于空气密度； 向上运动时浮力大于自身重力； 体积变小，V 排变小，根据 F 浮 =ρ 空气 gV 排，浮力变小。 【变式 3】如图所示，把两个相同的密度计分别放入两种不同的液体中，由图可知：两个密度计在两种液体中受到的浮力F甲 F乙，两种液体的密度ρ甲 ρ乙（两空均选填“大于”“小于”或 “等于”） 【答案】 等于 小于 【详解】同一支密度计分别放在甲、乙两种液中均静止不动，密度计总处于漂浮状态，根据物体的漂 浮条件可知密度计在这两种液体中受到的浮力相等、等于密度计的重力，所以F甲=F乙=G；密度计受到 的浮力相等，由图可知密度计排开甲液体的体积大，根据公式F浮=ρ液gV排可知ρ甲＜ρ乙． 【方法技巧】 方法技巧 1：判断物体浮沉状态的两种方法​ 1.受力分析法：比较浮力 F 浮与重力 G 的大小：​ F 浮 > G → 上浮（最终漂浮）；​ F 浮 = G → 漂浮或悬浮；​ F 浮 < G → 下沉（最终沉底）。​ 2.密度比较法（适用于实心物体）：比较物体密度 ρ 物与液体密度 ρ 液的大小：​ ρ 物 < ρ 液 → 上浮（最终漂浮）；​ ρ 物 = ρ 液 → 悬浮；​ ρ 物 > ρ 液 → 下沉（最终沉底）。​ 3.示例：判断铁块在水中的浮沉状态​ 受力分析：铁块重力 G=mg=ρ 铁 Vg，浮力 F 浮 =ρ 水 gV，ρ 铁 >ρ 水，故 F 浮 < G，下沉；​ 密度比较：ρ 铁 >ρ 水，直接判断下沉。​ 方法技巧 2：解释浮沉条件应用的逻辑步骤​ 1.以 “潜水艇浮沉” 为例，四步逻辑法：​ 明确原理核心：潜水艇通过改变自身重力实现浮沉，浮力不变（V 排不变）；​ 分析操作与重力变化：注水时重力增大，排水时重力减小；​ 结合浮沉条件判断状态：G > F 浮 → 下沉，G = F 浮 → 悬浮，G < F 浮 → 上浮；​ 总结实际效果：通过控制水舱水量，实现不同深度的航行。​ 2.易错提醒：​ 区分 “漂浮” 与 “悬浮”：漂浮时 V 排 < V 物，ρ 物 <ρ 液；悬浮时 V 排 = V 物，ρ 物 =ρ 液，二者 虽均为 F 浮 = G，但适用条件不同。​ 轮船 “排水量” 是排开水的质量，而非体积，计算浮力时需用 G 排 = m 排 g。​ 密度计的刻度特点：上小下大，且刻度不均匀（因 F 浮 = G=ρ 液 gV 排，ρ 液与 V 排成反比，刻度呈 非线性分布）。 【巩固训练】 1如图是节日放飞氢气球的场景。氢气球向上运动，是因为放手时氢气球的重力G （选填“大于”或“小于”）氢气球受到的空气浮力F。当氢气球上升高到一定高度后不再上升，说明氢气球受到的浮力 （选填“变大”或“变小”）。 【答案】 小于 变小 【详解】氢气球向上运动，根据力与运动的关系可知，放手时氢气球的重力小于氢气球受到的空气浮 力，即G<F；当氢气球上升高到一定高度，由于氢气球排开空气的体积不变，空气的密度变小，根据 可知，氢气球受到的浮力变小，当受到的浮力等于重力时氢气球不再上升。 2．泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示，冲泡茶叶时，部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大，由于浮力大于重力而 ；茶叶充分吸水后由于其密度 水的密度而下沉。    【答案】上浮 大于 【详解】根据浮与沉的条件，茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大，根据F浮=ρ液V排g可知，浮力 增大，由于浮力大于重力，所以茶叶上浮。 过一段时间，由于茶叶吸收了水分，茶叶的平均密度大于水的密度，所以将会下沉到杯底。 3．如图所示，京京用手将重 1.5N，体积为 1.6×10-4m3的苹果逐渐压入水中，直到苹果刚好浸没，此过程中水对容器底部的压强将 （选填“增大”“减小”或“不变”），松手后苹果将 （填“上浮”“悬浮”或“下沉”）。 【答案】 增大 上浮 【详解】京京用手将苹果逐渐压入水中，直到苹果刚好浸没，由于苹果排开的水的体积逐渐变大，液面逐渐升高，根据p=ρgh可知，水对容器底部的压强将增大。 将苹果全部压入水中后，苹果排开水的体积等于苹果的体积，即 根据阿基米德原理可得，苹果浸没时受到的浮力为 由于苹果的重力为1.5N，浮力大于重力，根据物体浮沉条件可得，松手后苹果将上浮。 4．我国国产航母顺利完成首次海试任务，国产航母满载时排开海水的体积为6.5×105m3，则航母在海水中受到的最大浮力为 N（ρ海水=1×103kg/m3，g取10N/kg），该航母可以搭载40~45架歼-15型舰载机，当舰载机起飞后航母受到的浮力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 6.5×109 减小 【详解】国产航母满载时排开海水的体积为6.5×105m3，根据阿基米德原理可知，最大浮力 F浮=ρ海水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×6.5×105m3=6.5×109N 舰载机起飞后，航母仍漂浮，浮力等于重力，但自重减小，因此航母所受浮力减小。 5．已知ρ水>ρ煤袖，ρ铜>ρ铝。 （1）把铜块分别浸没在水和煤油中，浸没在 中时（选填“煤油”或“水”）受到的浮力大； （2）把质量相同的铝块和铜块分别浸没在装满水和煤油容器中，溢出水的质量 （选填“大于”“等于”或“小于”）溢出煤油的质量。 【答案】 水 大于 【详解】（1）已知ρ水>ρ煤袖，ρ铜>ρ铝，已知ρ铜>ρ水>ρ煤袖，把铜块分别浸没在水和煤油中，均下沉，且排开液体的体积相同，根据F浮=ρ液gV排可知浸没在水中时受到的浮力大。 （2）已知ρ铜>ρ铝>ρ水，把质量相同的铝块和铜块分别浸没在装满水和煤油容器中，两物体均下沉，根据 可知铝球排开的液体的体积较大，根据F浮=ρ液gV排可知铝球受到的浮力大，根据 m排g=G排=F浮 可知溢出水的质量大于溢出煤油的质量。 6．用手将一重为5N的物体全部压入水中，物体排开水的重8N，放手后物体将 （填“上浮”、“下沉”或“悬浮”），待物体静止时排开水的体积是 。（g=10N/kg  ρ水=1.0×103kg/m3） 【答案】 上浮 5×10﹣4m3 【详解】物体的重力为5N，全部浸没时排开液体的重力为8N，则受到的浮力为8N，浮力大于重力， 所以物体上浮。 当浮力与重力相等时，物体将漂浮在水中，根据F浮=ρ液gV排得 7．小松将一质量为90g，体积为100cm3的实心玩具浸没在水中（ρ水=1×103kg/m²），玩具所受的浮力为 N，松手后，玩具将 （选填“上浮”、“悬溜”或“下沉”），最后静止。 【答案】 1 上浮 【详解】[1]将玩具浸没在水中排开水的体积 V排=V=100cm3=1×10-4m3 玩具受到的浮力 F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=1N [2]玩具的重力 G=mg=0.09kg×10N/kg=0.9N 因为 F浮>G 所以松手后物体将上浮。 8．学习了浮力的知识后小明同学进行了如下实验，他将一个小碗侧放入盛有水的容器中，如图甲所示，静止时小碗沉入水底，如图乙所示，此时小碗所受浮力 小碗的重力；接下来，他将小碗平放在水面上，松手后，小碗漂浮在水面上，如图丙所示，此时小碗所受浮力 小碗的重力；图乙中小碗所受浮力 图丙中小碗所受浮力。（均选填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】 小于 等于 小于 【详解】图乙中小碗沉底，小碗所受浮力小于小碗重力；图丙中小碗漂浮，小碗所受浮力等于小碗重力；由于两图中小碗重力相等，所以图乙中小碗所受浮力小于图丙中小碗所受浮力。 9．图甲为我国自主建造的第一艘国产航母——山东舰。该舰满载时排水量为5万吨，可同时停放36架歼-15舰载机。若每架舰载机质量为25吨（已知g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）。求： （1）如图乙所示，舰载机起飞后，山东舰受到的浮力 （选填“增大”或“减小”）； （2）舰载机起飞驶离航母过程中速度越来越大，起飞过程中的牵引力 甲板阻力（选填“大于”“小于”或“等于”）； （3）山东舰满载时受到的浮力 ； （4）山东舰满载时，当36架舰载机全部飞离航母后，航母排开海水的体积 。    【答案】 减小 大于 5×108N 4.91×104m3 【详解】解：（1）[1]舰载机起飞前后，航母始终漂浮，受到的浮力和自身的总重力相等；舰载起飞舰后，航母的总重力减小，所以航母受到的浮力将减小。 （2）舰载机起飞驶离航母过程中速度越来越大，说明受力不平衡且起飞过程中的牵引力大于甲板阻 力。 （3）由题意可知，该航母满载时的排水量约为5万吨，则由阿基米德原理可得，航母满载时受到的 浮力为 F浮=G排=m排1g=5×104×103kg×10N/kg=5×108N （4）因为航母始终漂浮，受到的浮力和自身的总重力相等，即 F浮=G排=G总 根据阿基米德原理、浮沉条件以及G=mg可得 m排=m总 所以36架舰载机全部飞离航母后，航母排开海水的质量为 m排2=m排1-36m机=50000t-36×25t=49100t 航母排开海水的体积为 10．如图甲所示是我国最大的半潜船新光华号，其排水量为10.2万吨（排水量是轮船装满货物时排开水的质量），下潜吃水深度30.5米，主甲板最深可潜入水下16米．不仅能够运输海上钻井平台，还能够运输大型的战舰。 （1）半潜船可以通过水舱充水或排水来改变自身重力，当它所受重力 （选填“大于”“等于”或“小于”）浮力时，开始下潜； （2）新光华号满载时受到的浮力大小为 N，当它下潜到最大深度时，主甲板受到水的压强为 Pa；（，g取10N/kg） （3）小明设计了如图乙所示的装置模拟半潜船的运动过程，其中M模拟半潜船，内部有水舱，可以通过阀门排水或充水，N模拟货物，则由图乙到图丙的过程，物体M要通过阀门 （选填“排水”或“充水”），M受到的浮力变 ，容器中水面的高度 （选填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】 大于 1.02×109 1.6×105 排水 小 不变 【详解】（1）半潜船可以通过水舱充水或排水来改变自身重力，根据物体的浮沉条件可知，当它所受重力大于浮力时，开始下降。 （2）新光华号满载时受到的浮力 F浮=G排=m排g=10.2×104×1000kg×10N/kg=1.02×109N 当它下潜到最大深度时，主甲板受到水的压强 p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×16m=1.6×105Pa （3）由图可知，模拟半潜船由图乙到图丙是上升的过程，根据物体的浮沉条件可知，物体M要通过 阀门排水，当重力小于浮力时半潜船上升；设货物的重力为GN，图丙中半潜船的重力为GM，由图乙 到图丙排出水的重力为G排出，则图乙中半潜船的重力为GM+G排出，将半潜船和货物看做一个整体，整 体均处于漂浮状态，则图乙中整体受到的浮力F浮总=GM+G排出+GN 同理可得，图丙中整体受到的浮力F浮总′=GM+GN 所以，由图乙到图丙，整体受到浮力的减小量ΔF浮=G排出 由阿基米德原理和重力公式可得 则V排出=ΔV排 即排出水的体积等于排开水的体积的减小量，因此，由图乙到图丙的过程容器中水的高度不变。 16 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $