物体浮沉条件及应用实例

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（）A．甲杯中的液体密度小于乙杯中的液体密度B．甲杯中的鸡蛋排开液体的重力大于乙杯中的鸡蛋排开液体的重力C．甲杯中的液体对杯底的压强等于乙杯中的液体对杯底的压强D．甲乙两个烧杯对水平桌面的压强相等例4.（2019春∙利辛县期末）小明同学利用饮料瓶和薄壁小圆柱形玻璃瓶制作了“浮沉子”，玻璃瓶在饮料瓶中的情况如图所示（玻璃瓶口开着并倒置），玻璃瓶的横截面积为S=1.5cm2，此时玻璃瓶内外水面高度差h1=2cm，饮料瓶内水面到玻璃瓶底部高度差h2=8cm，下列说法中正确的是（）（不计饮料瓶和小玻璃瓶中气体的重力，g=10N/kg，ρ水=1×103kg/m3）①用力挤压饮料瓶，发现玻璃瓶仍然漂浮在水面，此过程中h1减小、h2不变；②用力挤压饮料瓶，发现玻璃瓶仍然漂浮在水面，此过程中h1不变、h2增大；③空玻璃瓶的质量为3g；④空玻璃瓶的质量为13g。

浮沉条件及应用知识点
浮沉条件是物理学中的一个重要概念，它描述了物体在液体或气体中的浮力与重力之间的关系。

当浮力大于重力时，物体将会上浮；当浮力等于重力时，物体将会悬浮；当浮力小于重力时，物体将会下沉。

这个条件可以应用于许多实际场景，如轮船、潜水艇、气球和飞艇等。

*轮船：轮船的原理是利用空心能增大可以利用的浮力，使其能够漂浮在水面上。

公式为：m排=m船+m货。

*潜水艇：潜水艇的原理是靠改变自身重力来达到上浮、下沉和漂悬浮的。

普潜深度一般在300m左右。

*密度计：密度计的用途是测液体密度。

其刻度特点是间隔是上疏下密，值是上小下大。

*气球和飞艇：气球和飞艇的用途包括气象观测、空中运输、体育活动等。

它们的原理是内充密度比空气小的气体，使得F浮>G球而上升。

可以通过改变自身体积或重力来达到上升和下降的目的。

一、物体浮沉的条件(1)从密度的角度。

浸没在液体中的物体，上浮、下沉时物体的运动状态在改变，物体受到非平衡力作用；悬浮、漂浮、沉底时，物体可以处于静止状态，物体受到平衡力作用。

漂浮：物体一部分浸在液体中，另一部分在液面上方，此时浮力等于重力。

悬浮：物体可以停留在液体的任何深度处，物体全部浸没在液体中，此时浮力也等于重力。

沉底：物体下沉过程的最终状态，物体受到三个力(重力、浮力、支持力)而处于平衡状态。

当ρ物＜ρ液时，物体上浮后漂浮；当ρ物＝ρ液时，物体悬浮；当ρ物＞ρ液时，物体下沉后沉底。

(2)从力的角度。

当F浮＞G物时，物体上浮后漂浮(此时F浮＝G物)；当F浮＝G物时，物体悬浮；当F浮＜G物时，物体下沉后沉底。

【温馨提示】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规律三：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小；规律四：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几；规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力，外力等于液体对物体增大的浮力。

【微点拨】如何调节浮力的大小：木头漂浮于水面是因为木材的密度小于水的密度。

把树木挖成“空心”就成了独木舟，自身重力变小，可承载较多人，独木舟排开水的体积变大，增大了可利用的浮力。

牙膏卷成一团，沉于水底，而“空心”的牙膏皮可浮在水面上，说明“空心”可调节浮力与重力的关系。

采用“空心”增大体积，从而增大浮力，使物体能漂浮在液面上。

二、浮力的应用(1)轮船①因为漂浮时，F浮＝G，所以同一艘轮船从大海行驶到江河或从江河行驶到大海，其受到的浮力不变。

②根据F浮＝ρ液gV排，同一艘轮船从大海行驶到江河，因为F浮不变，ρ液减小，所以V排必增大，即船身稍下沉。

③排水量：船满载货物时排开水的质量。

(2)潜水艇因浸没在水中的潜水艇排开水的体积始终不变，所以，潜水艇受到的浮力不变。

它的上浮和下沉是通过对水舱的排水和充水来改变自身的重力而实现的。

物体浮沉应用及条件物体浮沉是指物体在液体中的浮力与物体的重力之间的平衡状态。

根据阿基米德原理，当一个物体浸泡在液体中时，所受浮力等于物体排开的液体的重量，即F 浮= ρ液体V物体g，其中F浮为浮力，ρ液体为液体的密度，V物体为物体的体积，g为重力加速度。

物体浮沉的应用范围非常广泛，涉及到水域工程、航海、船舶设计、水下工程、矿山开采、气候变化等领域。

下面将详细介绍几个常见的应用及其条件。

1. 船舶设计：船舶的浮力与重力的平衡是船舶能够漂浮在水面上的基本原理。

船舶的设计需要考虑到船身的浮力和稳定性，根据船舶的用途和负载量来确定船体的形状和尺寸。

船舶设计中的关键因素包括船体的几何形状、质量分布、重心位置、船舶的排水量等。

通过调整船体的设计参数，可以实现船舶在不同载荷条件下的稳定浮行。

2. 潜水艇设计：潜水艇是一种具有浮沉能力的船舶，可以在水面上浮行，也可以潜入水下。

潜水艇的设计需要考虑到浮力和重力的平衡，通过控制潜艇内外的水的流动来实现浮沉。

在潜艇设计中，浮力是通过操纵潜水厂把控制潜艇的浮沉状态。

通过调节潜水厂把的气体进出，可以改变潜艇的浮沉状态，从而实现在水下的潜行和浮出水面。

3. 水下工程：在水下进行各种工程作业，如海底油气管道的铺设、海底电缆的安装、水下隧道的建设等，都需要考虑到物体的浮沉问题。

通过控制物体的重力和浮力之间的平衡，可以实现物体在水下的稳定位置。

在水下工程中，需要进行浮力计算和物体稳定性分析，确保工程设施的安全和可靠。

4. 气象学研究：气象学研究中常用气球等测控设备进行大气探测。

气球的浮力与重力的平衡决定了气球的上升和下降。

通过调节气球内外的气压差，可以控制气球的浮沉状态，使之停留在指定的高度上进行观测。

气球的浮力和稳定性分析是气象学研究中重要的问题，可以帮助科学家更好地了解大气的变化。

需要注意的是，物体在液体中浮沉的条件取决于物体的密度和液体的密度。

当物体的密度小于液体的密度时，物体将浮在液体表面；当物体的密度大于液体的密度时，物体会沉入液体中。

物体的沉浮条件1 . 物体的沉浮条件： 当浮力大于物体重力 （F G浮>）——物体上浮。

当浮力等于物体重力（F G 浮=）——物体悬浮可停在液体内部任意一位置。

当浮力小于物体重力（F G浮<）——物体下沉。

利用阿基米德原理，可把物体的浮沉条件改写为用密度表示的形式：因为F gV 浮液排=ρ，物体重力G gV 物物物=ρ，又因为是全部浸入，V V 排物=，于是有：F G 浮液物，必有，物体上浮>>ρρ，F G 浮液物，必有，物体悬浮==ρρ，F G 浮液物，必有，物体下沉<<ρρ。

（说明：上浮和下沉是物体在液体中的两种运动过程，上浮的最终结果是物体处于漂浮状态，有G F =浮；下沉的最终结果是物体沉底，G F F =+支浮）2. 物体沉浮条件的应用：（1）通过牙膏皮实验已证明，实心的牙膏皮沉入水中，空心的浮于水面，由此可见我们要使密度大于水的物质做成的物体浮于水面可采用“空心”办法，增大体积从而增大浮力，使物体浮于水面。

如把木头挖成空心的独木舟，可以减小自身的重力，多装货物，以增大可利用的浮力。

再有用钢铁做成轮船，也是根据这一道理。

（2）轮船、潜水艇、气球、飞艇的工作原理：①轮船： 钢铁制造的轮船是“空心”的，使它排开的水的体积增大，从而增大浮力，浮在水面。

（注意：轮船的排水量是指轮船满载时排开水的质量，根据轮船的排水量可以求出轮船受到的浮力货船排水排水浮G G g m G F +===）。

②潜水艇：钢铁制造的潜水艇也是“空心”的，在水中时船排水VV=不变，则浮力不变，潜水艇的上浮、下潜和悬浮是通过对水舱充水和排水，达到改变自身的重力而实现的。

③气球和飞艇：利用密度小于空气的氢气或氦气充入气球或飞艇中，靠气囊内的气体密度小于球外空气密度F G浮>而上升。

通过改变气囊的体积而改变浮力的大小实现升降。

④密度计密度计是用来测定液体密度的仪器，它是根据物体漂浮时浮力等于物体自身重力（F G浮=）这一原理而制成的。

知识点一 物体的浮沉条件 1．浸没在液体中的物体受到竖直向下的重力G 和竖直向上的浮力。

而物体的运动状态取决于受力情况，物体的浮沉就取决于所受的浮力与重力的关系。

当时，合力方向向上 上浮 当时，合力为零 悬浮 当时，合力方向向下 下沉 2．对于实心的物体，由，，浸没时，所以当时， 物体上浮；当时，， 物体悬浮；当， 物体下沉。

3．物体上浮、下沉是运动过程，在此过程中受非平衡力作用，下沉的最终状态是沉到液体底部；上浮的最终状态是浮出液面，最后漂浮在液面，漂浮和悬浮的共同特点都是浮力等于重力()。

在平衡力作用下静止不动，不同点是排开液体的体积不同，漂浮时物体的体积大于排开液体的体积；悬浮时，物体的体积等于排开液体的体积。

4．物体浮沉各种状态比较表浮沉状况物理现象运动状态条件物液密度关系与的关系上浮在液体中向上运动向上运动浮漂浮浮在液面上静止在液面上悬悬浮 停留在液体中任何深度的地方静止在液体中下沉在液体中向下运动向下运动沉沉底停留在容器底部静止在容器底部 1、为探究物体的浮沉和有关因素的关系，小刚将一个鲜鸡蛋先放入一个装有大半杯清水的玻璃杯中，鸡蛋沉入杯底，然后向杯中逐渐加盐，在此过程中，下列分析正确的是( ) A．鸡蛋所受浮力不变 B．鸡蛋所受重力变大 C．杯底所受的压强不变 D．鸡蛋可能会慢慢上浮 解析：在向杯中加盐的过程中，杯中液体的密度不断变大，由浮力公式知，鸡蛋所受的浮力不断变大，当浮力大于重力时，鸡蛋就会慢慢上浮，由液体内部压强公式知，杯底所受的压强也会不断变大，鸡蛋所受的重力与液体的密度无关，故重力不变。

答案：D知识点二　浮沉条件的应用 1．轮船 ①轮船是采用“空心”法来增大体积从而增大浮力，使它浮于水面的，它们受到的浮力等于船的总重。

②轮船浮力的大小通常用排水量来表示，排水量是指轮船满载时排开的水的质量，根据漂浮条件知，排水量＝船自身的质量＋满载时货物的质量。

2．潜水艇 潜水艇是靠改变自身的重力来实验浮沉的，潜水艇为了实现升降，必须使浮力大小不等于重力，潜水艇在水下时，由于艇壳不能任意改变，因此浮力是不变的，要想控制上浮、下沉就只有改变自重，潜水艇两侧都有水舱，与高压气舱相连，高压气体能将水从水舱内排出，减小潜水艇重力，当其小于浮力时潜水艇就上浮；当浮力大小等于重力，潜水艇可在水中任一位置保持静止，即悬浮；关闭高压气舱使进水口打开，在水压作用下水舱进水，自重增大到大于浮力时，潜水艇开始下沉。

物体的浮沉条件及应用物体的浮沉条件浮>F G 浮<F G沉浮条件的两个推论（1）排总比推论：物体漂浮在某液体中时，物体排开液体的体积与物体的体积之比等于物体的密度与液体的密度之比：液物物排ρρV V =。

（2）重浮比推论：物体完全浸没在某液体中时，物体受到的重力大小与物体受到的浮力大小之比等于物体的密度与液体的密度之比：液浮物ρρF G =。

浮力的应用（1）轮船：用密度大于水的材料做成空心，使它能排开更多的水。

轮船的大小通常用排水量来表示。

排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。

（2）潜水艇：通过改变自身的重力实现上浮或下潜的。

（3）密度计：根据物体漂浮时的受力平衡及阿基米德原理制成的。

因为密度计漂浮在被测液体中，由受力分析得物浮=F G ，故同一个密度计在不同液体中漂浮受到的浮力都相等；根据排液浮=ρF gV 知，液体密度较大的时候，密度计露出部分多，反之就少，所以密度计上的刻度数是上小下大。

（4）气球和飞艇：充入密度小于空气的气体。

1．一小球质量是200g ，体积是500cm 3。

把它浸没在水中，放手后，小球将( ) A ．悬浮水中B ．沉入水底C ．上浮至漂浮在水面D ．无法确定如何运动2．下列几种关于潜水艇、轮船、气球和飞艇的分析中正确的是( ) A ．水面下行驶的潜水艇是通过改变自身的体积实现对于沉浮的控制 B ．气球是因为充入密度小于空气的气体才会飘在空中C ．轮船由长江驶入东海时，因为排开水的体积变小，所以浮力会减小D ．热气球上升是因为加热装置往上喷气，把气球吹上去了3．如图所示，将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形橡皮泥，分别放入相同的甲、乙两杯水中，静止时甲杯中橡皮泥沉底，乙杯中橡皮泥漂浮，则它们所受浮力的大小关系是( )A ．球碗>F FB ．球碗=F FC ．球碗<F FD ．无法确定4．两个相同的实心小球，分别放入甲、乙两个装有不同液体的烧杯中，如图所示，此时小球受到的浮力分别为甲F 、乙F ，液体密度分别为甲ρ、乙ρ，则( )A ．甲乙<F F 甲乙<ρρB ．甲乙>F F 甲乙>ρρC ．甲乙=F F 甲乙=ρρD ．甲乙=F F 甲乙>ρρ5．三个体积相同而材料不同的小球A 、B 、C 在水中静止时的情况如图所示，若它们的重力和浮力分别为G A 、G B 、G C 和F A 、F B 、F C ，则下列判断正确的是( )A ．>=G G G AB CB ．<=G G G A B CC ．>>F F F A B CD ．<=F F F A B C6．（多选）潜水艇是海军的战略重器，建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障。