物体浮沉的条件及其应用工作原理

教学设计：物体浮沉条件及其应用

（沿海版初中物理第二册第十四章第二节）

中山市东升中学 朱彬

教学目标：

1. 知识要求：

理解物体浮沉的条件

能利用浮沉条件解决有关问题

知道轮船、气球、飞艇、潜水艇，海底打捞的浮沉条件

2. 能力要求：

通过对轮船，气球，潜水艇，海底打捞的学习，能把所学知识运用到其它有关浮力利用的问题上，培养学生的知识迁移能力。

教学重点：

通过受力分析，让学生总结规律，得出浮沉条件，会从力和密度两个不同角度分析物体的浮沉，并能自觉地将其迁移到其它有关浮力利用的问题的学习和解释有关现象上。

教学难点：

将物体的浮沉条件由力的关系转化成密度的关系，并能根据已知条件，灵活地选择、应用两种方法，对物体的浮沉进行判断。

能分析物体在上浮和下沉过程中，重力和浮力的变化情况。

教学器材：

烧杯、清水、盐水、橡皮泥、密度计、潜水艇模型、乒乓球、多媒体软件

教学过程： 1. 复习有关知识：

1、复习阿基米德原理及计算浮力的公式；

2、复习两个公式：m=ρv; G=mg

2. 新课教学

1. 讨论分析得出物体的浮沉条件：

提出两个问题：1。重的物体下沉，轻的物体上浮，这话对吗？

2。受到浮力大的物体上浮，受到浮力小的物体下沉，这话对吗？

学生讨论后，教师得出结论：物体的浮沉应该由该物体自身的重力和受到的浮力共同确定。

对浸入液体中的物体运用二力平衡，二力合成知识进行受力分析，引导学生自己得出二力平衡的条件：

F浮

F浮>G时，物体上浮

F浮=G时，物体悬浮

用多媒体课件动画演示几个物体在液体中的浮沉情况，让学生用浮沉条件解释，以练习从力这方面去分析物体的浮沉。

2. 讨论物体的浮沉条件：

G物 =ρ物gV物 F浮 =ρ液gV排

当物体浸没在液体中时，V物= V排= V

ρ物

G物 =ρ物gV物

物体的浮沉条件及其应用

一、浮沉条件的基本原理

物体的浮沉是指物体在液体或气体中的上浮或下沉现象。根据阿基米德原理，当物体浸泡在液体或气体中时，受到的浮力等于所排开的液体或气体的重力，从而决定了物体的浮沉状态。浮沉条件可以通过比较物体所受的浮力与重力的大小来判断。

二、浮沉条件的判断

1. 原理

当物体所受的浮力大于其重力时，物体会浮起；当物体所受的浮力小于其重力时，物体会下沉。

2. 浮沉条件的判断标准

浮沉条件的判断标准是比较物体所受的浮力和重力的大小关系：

- 若浮力>Fg（物体的重力），则物体浮起；

- 若浮力=Fg，则物体悬浮；

- 若浮力

三、浮沉条件的应用

1. 船舶浮沉原理及应用

船舶的浮力是通过船体的形状和空气或水的压力产生的。船舶的浮力要大于其重力，才能保持浮起的状态。根据浮沉原理，船舶设计时需要考虑船体的形状和重心位置，以保证船体具有足够的浮力，避免下沉事故的发生。

2. 水下潜艇的浮沉原理及应用

潜艇在水下航行时，需要通过调整潜艇内外的水的重力和浮力的平衡来控制潜艇的浮沉状态。通过控制潜艇内部的水的排放和注入，可以改变潜艇的浮力，从而实现浮起或下沉。

3. 石油钻井平台的浮沉原理及应用

石油钻井平台需要在海洋中进行钻井作业，而钻井平台本身的重量较大。为了保证钻井平台的浮起，可以在平台底部设置空腔，通过控制空腔内的水的排放和注入来调整平台的浮力，从而实现浮起或下沉。

4. 飞机的升降原理及应用

飞机在空中飞行时，需要通过调整机翼的升力和重力的平衡来控制飞机的升降状态。通过改变飞机机翼的角度和速度，可以改变机翼所受的气流压力，从而调整飞机的浮力，实现升降。

5. 气球的浮沉原理及应用

气球的浮力是由于气球内部的气体比外部气体轻而产生的。通过控制气球内部气体的体积和压力，可以调整气球的浮力，实现上升或下降。

四、总结 物体的浮沉条件是根据阿基米德原理进行判断的，通过比较物体所受的浮力和重力的大小关系来判断物体的浮沉状态。浮沉条件在船舶、潜艇、石油钻井平台、飞机和气球等领域具有广泛的应用。了解浮沉条件的原理和应用，可以帮助我们更好地理解和掌握物体在液体或气体中的浮沉现象，为相关领域的设计和操作提供指导。

物体的浮沉条件及应用

知识集结

知识元

物体的浮沉条件及其应用

知识讲解

物体在液体中的浮沉条件

上浮：F浮＞G 悬浮：F浮=G 漂浮：F浮=G

下沉：F浮＜G 沉底：F浮+N=G

理解：研究物体的浮沉时，物体应浸没于液体中（V排=V物），然后比较此时物体受到的浮力与重力的关系。如果被研究的物体的平均密度可以知道，则物体的浮沉条件可变成以下形式：①ρ物＜ρ液，上浮 ②ρ物=ρ液，悬浮 ③ρ物＞ρ液，下沉

浮沉条件的应用

潜水艇是通过改变自身的重来实现浮沉的；热气球是通过改变空气的密度来实现浮沉的；密度计的工作原理是物体的漂浮条件，其刻度特点是上小下大，上疏下密；用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是悬浮条件。此外，轮船、气球、飞艇等都是利用了沉浮条件的原理而设计的。

例题精讲

物体的浮沉条件及其应用

例1.

（2019∙安丘市二模）如图所示，在两个完全相同的容器中装有甲、乙两种不同的液体，将体积相等的实心小球A、B、C分别放入两个容器中，放入小球后两个容器中的液体深度相同，且A、C两球排开液体体积相同，B球在甲液体中悬浮，在乙液体中下沉。则下列选项错误的是（ ）

A．甲液体比乙液体对容器底的压强大

B．三个小球中密度最小的是C球

C．如果把A、C两球对调，A球在乙液体中可能下沉

D．A、C两球所受的浮力相等

例2.

（2019∙商丘二模）如图所示，A、B、C体积相同。将它们放入水中静止后，A漂浮，B悬浮，C沉底。则下列说法正确的是（ ）

A．A所受的浮力大于B、C所受浮力

B．B下表面所受的压力小于A下表面所受水的压力

C．C所受的浮力一定等于B所受的浮力

D．A、B所受的浮力相等且大于C

例3.

（2019∙开封一模）如图所示，在水平桌面上有甲乙两个相同的烧杯，烧杯内分别装有不同的液体，把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯液体中，鸡蛋在甲杯中漂浮，在乙杯中沉底，两液面相平。关于这一现象，下列说法中正确的是（ ）

浮力：

3．浮力产生的原因（实质）：液（气）体对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差即浮力。

4．物体的浮沉条件：

（1）前提条件：物体浸没在液体中，且只受浮力和重力。

（2）

下沉

悬浮

上浮

F浮

< G F浮

= G F浮 > G

ρ液ρ物

（3）说明：

①密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。

②一物体漂浮在密度为ρ的液体中，若露出体积为物体总体积的1/3，则物体密度为2/3ρ。

分析：F浮 =G 则：ρ液V排g =ρ物Vg

ρ物=（V排／V）·ρ液=ρ液

⑤物体吊在测力计上，在空中重力为G，浸在密度为ρ的液体中，示数为F则物体密度为：ρ物=Gρ/（G-F）。

⑥冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体，冰化为水后液面不变，冰中含有铁块、石块等密大于水的物体，冰化为水后液面下降。

7．浮力的利用：

（1）轮船：

工作原理：要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的，使它能够排开更多的水。

（2）潜水艇：

工作原理：潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。

（3）气球和飞艇：

工作原理：气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如：氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡，人们把气球发展成为飞艇。

（4）密度计：

原理：利用物体的漂浮条件来进行工作。

构造：下面的铝粒能使密度计直立在液体中。

刻度：刻度线从上到下，对应的液体密度越来越大。