文档内容
10.3 物体的浮沉条件及应用（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 10.3 物体的浮沉条件及应用
1. 能根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件，并能通过改
变物体所受的重力或浮力的大小，使物体在液体或气体中都处于不同的浮沉状
教学
态。
目标
2. 运用物体的浮沉条件解释生产、生活中的一些现象，认识浮力知识在生
产、生活中的应用价值。
本节是在学习了阿基米德原理，认识了浮力产生的原因的基础上，从知识应
用的角度学习物体浮沉条件的。本节知识综合性较强，难度较大，涉及应用受力
分析、力和运动的关系以及与浮力知识结合起来解决问题等。
教材 本节由“物体的浮沉条件”和“浮力的应用”两部分内容构成。教学的重点
分析 是，能根据二力平衡条件和力与运动的关系描述物体的浮沉条件，并能运用物体
的浮沉条件说明生产、生活中的一些现象。教科书以轮船、潜水艇、气球和飞艇
为实例，让学生了解它们如何通过改变浮力或重力的大小实现浮沉。教学中，应
注意引导学生运用浮力的知识解释生产、生活中常见的现象。
盛水水槽、烧杯、清水、盐水、浓盐水、鸡蛋、橡皮泥、潜水艇模型等。
教学
多媒体ppt，包含视频：《物体在液体中的三种状态》、《探能承载重物的橡皮
器材
泥船》、《密度计》、《潜水艇》等。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课
播放视频——《泰坦尼克号》片段。
观看视频，激
【提问】这么大的轮船它是怎么漂浮在海面上？撞击冰山后，为什么又沉 发兴趣，思考
入海底呢？物体的漂浮和下沉有什么条件？ 问题，进入情
景。
今天一起学习有关知识——《10.3物体的浮沉条件及应用》。
学习新课 一、 物体的浮沉条件
1. 物体浮沉的原因 观看视频，知
道物体在液体
（1）物体在液体中有漂浮、悬浮和沉底三种状态。 中有漂浮、悬
浮和沉底三种
状态。对物体进行受
播放视频——《物体在液体中的三种状态》
力分析，根据
（2）物体在液体中三种状态的受力分析 二力的平衡条
件，得出三种
状态下浮力与
重力的关系.
漂浮 悬浮 沉底
①漂浮时：受到重力G与浮力F 的作用，根据二力平衡条件知，这两个力
浮
是一对平衡力，F =G。
浮
②悬浮时：受到重力G与浮力F 浮 的作用，根据二力平衡条件知，这两个力 与老师一起，
是一对平衡力，F =G。 根据物体的受
浮
力情况分析归
③沉底时：受到重力G、浮力F 与支持力的作用，这三个力平衡：
浮 纳出物体的浮
F =G-F 沉条件。
浮 支
2. 物体的浮沉条件
【提出问题】物体在液体中，为什么有的漂浮、有的悬浮、有的沉底呢？
【师生共同进行】
（1）比较浮力与重力的大小判断物体的浮沉
以浸在水中的鸡蛋为例分析：把鸡蛋浸入水中时，受到重力G与浮力F 两
浮
个力的作用，这两个力的方向相反、作用在同一直线上，鸡蛋的浮沉就取决于
这两个力的大小。
通过进行推导
根据二力平衡条件进行分析：
或观看视频，
①若浮力F 大于重力G，则鸡蛋会上浮，最后漂浮； 知道通过比较
浮
物体密度与液
②若浮力F 等于重力G，则鸡蛋会悬浮，可停在液体内部任意位置；
浮 体密度的关系
③若浮力F 小于重力G，则鸡蛋会下沉，静止在水底。 可以判断物体
浮
的浮沉。
（2）比较物体密度ρ 与液体密度ρ 的大小关系判断物体的浮沉
物 液
当物体浸没在水中时，受到重力G与浮力F 两个力的作用。
浮
物体浸没在水中时：V = V = V；
排 物
浮力的大小：F ＝ρ g V ＝ρ gV ；
浮 液 排 液重力的大小：G＝ρ gV ＝ρ gV
物 物 物
①当F ＞G时，得出ρ ＞ρ ，物体上浮；
浮 液 物
②当F =G 时，得出ρ = ρ ，物体悬浮；
浮 液 物
③当F ＜G时，得出ρ ＜ρ ，物体下沉。
浮 液 物
物体的浮沉与密度大小有关的实例
播放视频——《用阿基米德原理推导物体的浮沉条件》
【例题1】如图，碗可以漂浮在水面上，也可以沉入水底，下列说法正确的
是（ ）
做例题1并进
行交流回答。
会从力的平衡
A．碗沉入水底时比漂浮在水面上时的浮力小
分析漂浮或沉
B．碗沉入水底时受到的浮力等于它的重力 底的有关问
题。
C．碗沉入水底时比漂浮时所受的浮力变大了
D．碗沉入水底时容器底部受到水的压强变大了
【答案】A
【解析】ABC．碗沉入水底时，碗受到的浮力小于碗的重力；碗漂浮时，
碗受到的浮力等于碗的重力，由于重力不变，所以碗漂浮时受到的浮力大于碗
沉入水底时受到的浮力，故A正确，BC错误；
D．碗漂浮时受到的的浮力大于碗沉入水底时受到的浮力，则碗漂浮时排开
水的体积大于碗沉入水底时排开水的体积，即碗漂浮时容器中水的深度较大，
根据p=ρgh可知，碗沉入水底时容器底部受到水的压强变小了，故D错误。
所以选A.
学习新课 二、 浮力的应用
1. 增大或减小浮力的方法
（1）改变浮力的方法
【实验】盐水浮鸡蛋
取一枚新鲜鸡蛋，放在清水中，观察它在水中沉浮的情况。向水中慢慢加些
盐，并轻轻搅拌，观察鸡蛋的运动情况；再加些清水，观察会发生什么现象？
进行实验，观
察现象，进行
分析，知道通
过改变液体的密度，可以改
变浮力的大
小，从而改变
物体的浮沉状
态。
①现象：鸡蛋放在清水中先是沉底；加盐后，鸡蛋上浮直至漂浮在水面
上；再加清水后，鸡蛋又下沉直至沉底。
②分析：鸡蛋受到的重力不变。鸡蛋的状态发生了变化，是因为浮力发生
了变化，而浮力变化的原因是液体的密度ρ 变化。
液
③结论：通过改变液体的密度，可以改变浮力的大小，从而改变物体的浮
沉状态。
根据阿基米德原理F =ρ gV 可知，物体受到的浮力大小是由液体密度和
浮 液 排
排开液体的体积决定的，因此增大或减小浮力应从这两方面入手。
【播放视频】——《盐水浮鸡蛋》
中国古代很早就将浮力用于生产、生活中。从独木舟到郑和出使西洋用的
大型“宝船”船队，从孔明灯到浮船打捞技术，从盐水选种到密度计，都体现
出中华民族的智慧。 根据阿基米德
原理总结出增
（2）增大浮力的两种方法
大或减小浮力
的方法，为下
①增大液体密度：如水中加盐后，可使沉底的鸡蛋浮起来；
面的学习做铺
②增大物体排开液体（或气体）的体积：如钢铁制成的轮船、氢气球等。 垫。
（3）减小浮力的两种方法
①减小液体的密度：如往盐水中加清水，可以使漂浮的鸡蛋下沉至水底。
②减小物体排开液体（或气体）的体积
如飞艇降落时，通过将辅助气囊中的气体放出，使飞艇排开空气的体积减
小，从而减小空气浮力，使飞艇降落（可认为飞艇放气后，所受重力不变）。
2. 轮船
【提出问题】轮船是钢铁制成的，钢铁的密度远大于水的密度，为什么可
以漂浮在水面上，还能承载那么多货物呢？
（1）想想做做——制作橡皮泥小船
橡皮泥的密度比水的密度大橡皮泥放入水中会下沉。怎么使它漂浮在水
面？看看谁做的船能承载更多的重物？
进行实验或观
看视频，了解
轮船的原理。
橡皮泥沉底 橡皮泥漂浮 能承载重物的橡皮泥船
【播放视频】——《能承载重物的橡皮泥船》
【分析】橡皮泥做成瓢状，它所受的重力没变，但排开水的体积变大了，
因而受到的浮力变大了，所以能浮在水面上，轮船就是根据这个道理制成的。
（2）轮船的工作原理
把轮船做成“空心”体后放在水里，虽然它所受的重力没有改变，但是排
会应用公式F开的水较多，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在水面上。 =G 和F =
浮 物 浮
ρ gV 推导得
（3）轮船的排水量m 液 排
排
出轮船的排水
表示轮船的大小，指轮船装满货物时排开水的质量，等于轮船和货物的总 量等于等于轮
质量。如一艘轮船，它的排水量是1×104 t，说明此船满载时，货物质量和船身 船和货物的总
质量之和为1×104t。 质量。
（4）理论推导：轮船的排水量等于船和货物的总质量
∵轮船漂浮， ∴浮力与轮船的总重力是一对平衡力 F =G
浮 物船
根据阿基米德原理，浮力等于排开水的重力 F =G
浮 排水
所以轮船总的重力等于排开水的重力 G = G m = m
排水 物船 排水 物船
即轮船的排开水量等于等于轮船和货物的总质量。
3. 潜水艇
（1）潜水艇的沉浮原理
说出潜水艇的
因为潜水艇浸没在水里时，排开水的体积不变，根据阿基米德原理F =ρ
浮 液 浮沉原理。
gV 可知，所受浮力基本不变，所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。
排
观看视频，了
解潜水艇的浮
沉原理.
（2）潜水艇的浮沉分析
①下潜时，在两侧的水舱内充入水，艇重增大，重力大于浮力，潜艇就会
下沉。
②当水舱充水，潜水艇重等于同体积的水重时，它可以悬浮在水中。
③当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，从而上浮。
实际航行时，上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的
速度。 进行实验《做
一个塑料袋热
【播放视频】——《潜水艇的浮沉》
气球》或观看
4. 气球和飞艇 视频，了解气
球的升空原
（1）升空原理：通过充入密度小于空气的气体，使气球受到的浮力大于自
理.
身的重力而升空，气球可以飘在空中。
例如，节日放飞的气球、携带气象仪器的高空探测气球，充的是氢气或氦
气；体育、娱乐活动用的热气球，充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气。
（2）飞艇：为了能定向航行而不随风飘荡，人们还制成了飞艇，在大气囊
下面装了带螺旋桨的发动机和载人装货的吊篮。（3）做一个塑料袋热气球
取一个大的薄塑料袋，袋口用很细的铜丝框成一个圆口，开口朝下，用电
吹风向袋内吹热空气。放手以后，塑料袋热气球便冉冉上升。
观看视频，了
【播放视频】——《做一个塑料袋 “热气球”》
解密度计的原
5. 密度计 理及特点.
（1）作用：密度计是测量液体密度的仪器。
（2）构造：密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管，管的下部装有少量密
度较大的铅丸。
（3）原理：密度计放在液体中都是漂浮的，因此受到的浮力始终等于它受
到的重力且不变，F =G。根据F =ρ gV 可知，F 不变，把它放在密度比较
浮 浮 液 排 浮
大的液体里，它浸入液体的体积小，上浮一些；把它放在密度比较小的液体
里，浸入液体的体积就大，下沉一些。
做例题2并进
所以密度计的刻度从下往上的示数是越来越小的。 行交流，会分
析计算轮船的
【播放视频】——《密度计》
排水量有关问
【例题2】一艘轮船的排水量是104t，在密度是1.0×103kg/m3的河水中航 题。
行，它满载时排开水的体积是多大？如果该轮船从长江驶入大海（海水密度为
1.03×103kg/m3）中航行，它排开海水的体积是多大？它从江河驶入海中是上浮
一些还是下沉一些？
【解析】满载时排开水的质量是 m=104t= 107kg
排开水的体积
m 1×107kg
V= = =1×104m3
ρ 1×103kg/m3
轮船从长江到大海都是漂浮，根据二力平衡条件可知：浮力等于船与货物
的总重力， F =G +G ，是不变的；
浮 船 物
根据阿基米德原理F =ρ gV ，浮力不变，海水的密度大，因此轮船排开
浮 液 排
海水的体积小，所以从江河驶入海中是上浮一些。
做例题2并进
【例题3】如图所示，用同一支密度计分别测量甲、乙两种液体的密度，下 行交流，加深
对密度计原理
列说法正确的是（ D ）
的理解。A．密度计在乙液体中所受的浮力大
B．乙液体的密度大于甲液体的密度
C．密度计上的刻度值上大下小
D．密度计在甲、乙两种液体中所受的浮力相等
【解析】AD．因为同一支密度计在甲、乙两种液体中都是漂浮，根据物体
的浮沉条件得，在甲、乙两种液体中浮力都等于重力，即浮力相等，故A错
误，D正确；
B. 根据F =ρ gV ： ∵ V ＞V ， ∴密度ρ ＞ρ ，故B错误；
浮 液体 排 乙排 甲排 甲 乙
C．由B知，甲所示的刻度大于乙图所示的刻度，所以密度计的刻度是上小
下大，故C错误。所以选D。
1．一个小球所受的重力为10N，将它浸没在水中时，所排开的水的重力为20N。那
么小球浸没时受到的浮力大小为 N，放开手后，物体将 （填“上浮”“下
沉”“悬浮”），最终小球的浮力为 N。
【答案】 20，上浮，10。
【详解】由题知，小球浸没在水中，小球排开的水重为20N。
由阿基米德原理知F =G =20N
浮 排
又因为G =10N，F ＞G ，则放手后小球将上浮，最终漂浮在液面上，根据浮沉
球 浮 球
条件条件可知，此时小球受到的浮力等于重力F′ =G =10N
浮 球
2．如图所示，在家庭小实验中，某同学想让沉底的鸡蛋漂浮在水面上，下列操作可
行的是（ ）
A．向杯子中加盐 B．向杯子中加水
C．倒出少量的水 D．轻轻摇晃杯子
课
【答案】A
堂
练 【详解】A．要使沉底的鸡蛋漂浮在水面上，鸡蛋的重力不变，需增大浮力。根据F
习 浮 =ρ 液 gV 排 可知，鸡蛋的体积不能改变，所以可以增大液体的密度，故向杯子中加盐，盐
溶解后，液体密度变大，浮力变大，鸡蛋就能漂浮在水面上，故A符合题意；
BCD．向杯子中加水、倒出少量的水、轻轻摇晃杯子，都不能改变液体的密度，也
就不能改变浮力，所以不能鸡蛋漂浮在水面上，故BCD不符合题意。故选A。
3．如图所示，是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。
据科学分析、全球气候变暖会导致冰山熔化，海平面升高。下列判断正确的是（ ）
A．冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力
B．冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C．冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上
D．冰山熔化一部分后排开水的体积不变
【答案】C
【详解】A．冰山在海水中漂浮，所受到的浮力等于它所受的重力，故A错误；
B．冰山所受到的浮力等于它所受的重力，根据阿基米德原理，冰山所受的重力等于
它排开水所受的重力，故B错误；
C．冰山熔化一部分后密度仍然小于海水，所以仍会漂浮在水面上，故C正确；
D．冰山熔化一部分后，重力变小，浮力变小，则排开水的体积变小，故D错误。
故选C。
4．小红同学在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥，将它分别置于甲、乙两杯液体中，
观察到静止时的情形如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大
B．铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大
课
C．乙杯液体的密度大
堂
D．甲杯液体的密度大
练
习 【答案】C
【详解】AB．因为铅笔在甲、乙两杯液体中均处于漂浮状态，所以他们受到的浮力
均等于铅笔自身的重力，所以铅笔在甲、乙两杯液体中所受浮力相等，故AB错误；
F
CD．由阿基米德原理公式变形可得ρ = 浮 ，在物体所受浮力一定时，物体排开
液 gV
排
液体的体积越大，对应液体的密度越小，所以乙杯中液体的密度大，故C正确，D错
误。
故选C。
5．有一重为2牛的小球悬浮在水中，画出小球所受的浮力的示意图；如果将题中的小球投入盛有酒精或盐水的容器中，请在图（a）（b）中分别画出小球静止时的大致位
置。
【答案】见下图。
【详解】小球悬浮在水中，处于平衡状态，受到的浮力与重力是一对平衡力，浮力
的大小为2N，作用在重心上，方向为竖直向上；小球能在水中悬浮，根据物体的浮沉条
件可知，小球的密度与水的密度相等，酒精的密度比水的密度小，则酒精的密度也小于
小球的密度，根据物体的浮沉条件可知，小球在酒精中会下沉，最终沉底；盐水的密度
比水的密度大，则盐水的密度也大于小球的密度，根据物体的浮沉条件可知，小球在盐
水中会上浮，最终漂浮在盐水面上；如图所示：
6．小明用如图所示装置模拟“潜水艇”的下潜过程。“潜水艇”在水中A位置时漂
浮；当水舱中再充入一部分水时，“潜水艇”逐渐下沉，稳定后停留在水中B位置。关
于此过程下列说法正确的是（ ）
A．“潜水艇”下潜过程中浮力变小
B．“潜水艇”下潜过程中浮力大于重力
C．“潜水艇”在A位置受到的浮力小于在B位置受到的浮力
D．“潜水艇”在A位置受到的重力等于在B位置受到的重力
【答案】C
【详解】A. 潜水艇完全浸没下潜过程中，潜水艇排开水的体积不变，由F =ρ gV
浮 液
可知，浮力的大小不变，故A错误；
排
B. 潜水艇下潜过程中浮力小于重力，故B错误；
C. 潜水艇在A位置漂浮，一部分露出水外；在B位置时潜水艇悬浮，全部浸没在水
中，B位置排开水的体积大于A位置，由F =ρ gV 可知，在A位置受到的浮力小于在
浮 液 排
B位置受到的浮力，故C正确；
D. 潜水艇从A到B点时，水舱内又充进了部分水，因此潜水艇在A位置受到的重力
小于在B位置受到的重力，故D错误。故选C。
7．2022年4月28日，“巅峰使命”珠峰科考全面启动。5月15日凌晨1点26分，
中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4300m的科考营地顺利升空，4点40分
达到海拔9032m，超过珠峰8848.86m的高度，创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。
（1）已知海拔4300m处的空气密度约为0.8kg/m3。如图所示，该浮空艇在营地升空
前体积达9060m3，此时浮空艇受到的浮力大小约为 N；
（2）“极目一号”浮空艇内部有三层：上层装有氦气（相同条件下氦气密度比空气
小得多），中间隔开，下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要 （填“上浮”或
“下降”）的时候，可以用上层的氦气排出下层的部分空气，以此改变自身重力，同时
使整个浮空艇的压差在安全范围内。
【答案】7.25×104，上浮。
【详解】（1）由F =ρ gV 知道，该浮空艇在营地升空前受到的浮力大小约为
浮 液 排
F =ρ gV =0.8kg/m3×10N/kg×9060m3≈7.25×104N
浮 空气 排
（2）由于氦气密度比空气小得多，当用上层的氦气排出下层的部分空气时，自身重
力减小，由于悬于空中的浮空艇受到的浮力等于重力，所以，此时浮力会大于重力，合
力的方向竖直向上，故浮空艇会上浮。
8．舷号为113的“青岛号” 导弹驱逐舰被誉为“中华第一舰”，多次代表中国海
军承担出国访问任务。满载时的排水量为4800吨，搭载2架哈尔滨Z-9A （“海豚”）
直升机。取海水密度ρ = 1.0×103 kg/m3，g=10N/kg。求：
水
（1）驱逐舰满载时，驱逐舰受到海水的浮力；
（2）若一架哈尔滨Z-9A（“嗨豚”）直升机的总质量为4100kg，因执行任务飞离
驱逐舰，则此时驱逐舰排开海水的体积减少了多少m3?
【答案】（1）4.8×107 N；（2）4.1m3.
【详解】（1）根据阿基米德原理，驱逐舰满载时受到海水的浮力为
F =G = m g = 4800×103kg×10N/kg = 4.8×107 N
浮 排 排
（2）驱逐舰一直处于漂浮状态，浮力等于重力，直升飞机起飞后，驱逐舰的总重力
减少，且减少的重力为直升飞机的重力，故浮力的减小量等于重力的变化量，即为
ΔF =ΔG=G =m g=4100kg×10N/kg=4.1×104N
浮 直升机 直升机
所以排开海水的体积变化量为ΔF 4.1×104N
ΔV = 浮 = =4.1m3
排 ρ g 1×103kg/m3×10N/kg
水
第3节 物体的沉浮条件及应用
课
堂
小
结
第3节 物体的沉浮条件及应用
一、物体的浮沉条件
（1）当F < G 或ρ ＞ρ 时，物体下沉；
浮 物 物 液
（2）当F = G 或ρ =ρ 时，物体悬浮；
浮 物 物 液
（3）当F > G 或ρ ＜ρ 时，物体上浮。
浮 物 物 液
（4）漂浮：F =G ；
浮 物
二、浮力的应用
板
1. 轮船：轮船靠挖“空心”的方法增大浮力。轮船的排水量：指轮船满载时，排开
书
水的质量。
设
计 2. 潜水艇：靠改变自身重力上浮和下潜的。
3. 密度计：测量液体密度的仪器，工作原理是漂浮原理，即F =G.
浮
4. 气球和飞艇：工作原理是充入密度小于空气的气体，使受到空气的浮力大于自身
的重力。
作
业
