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. 能描述物体的浮沉条件，并运用其说明生产生活中的有关现象，发展运动
与相互作用的观念。
2. 在得出物体浮沉条件的过程中，根据同一直线上二力合成的规则和力与运
动的关系进行演绎推理，发展推理论证的能力。
教学
3. 设计实验改变物体的浮沉状态，发展科学探究的素养及使用科学证据的意
目标
识。
4. 运用物体的浮沉条件解释和解决生产生活中的一些现象和实际问题，了
解我国古代和现代利用浮沉条件的科技成就，感受物理学对人类生活和社会发展
的影响，激发学习科学的兴趣和探究的热情，培养民族自豪感与使命感。
本节是在学习了阿基米德原理、认识了浮力产生原因的基础上，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，需要将受力分
析、运动和力的关系以及浮力知识结合起来解决问题。
本节主要包括物体的浮沉条件和浮力的应用两部分内容。本节的重点是，能
教材
根据同一直线上二力合成的规则和力与运动的关系描述物体的浮沉条件，并能运
分析
用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。教材以轮船、潜水艇、气球和飞
艇以及密度计为实例，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和解决生产生活中常见的现象
和问题，加强物理与实际生活的联系，体现物理学的应用价值。
1. 知识基础：在学习这一节前，学生应该已经掌握了有关力学的基础知
识，包括重力、浮力、力的平衡以及阿基米德原理等知识。这些基础知识的掌握
情况会直接影响到他们对物体浮沉条件的学习。
2. 认知能力：这一节内容涉及到物体的浮沉条件以及这些条件在生活生产
学情分析 中的应用，知识综合性较强。因此，学生的思维能力也是影响他们学习这一节内
容的重要因素。
3. 学习态度和学习兴趣：物体的浮沉条件在现实生活中有很多应用，比如
轮船、潜水艇等。如果学生对这些知识有浓厚的兴趣，并且愿意主动去思考和理
解，那么他们在学习这一节内容时可能会更加顺利。
能根据同一直线上二力合成的规则和力与运动的关系描述物体的浮沉条件，
教学重点
并能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
教学难点 将受力分析、力和运动的关系以及与浮力知识结合起来综合起来解决问题。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
器材
皮泥船》、《密度计》、《潜水艇》等。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课
1. 提问：浸没在液体中的物体都会受到浮力的作用，但是有的物体上 思考问题，观
浮，有的物体下沉，有的物体还会悬浮在液体中。这是为什么? 看视频，激发
2. 播放视频：《泰坦尼克号》片段。 这么大的轮船它是怎么漂浮在海面 兴趣，进入情
上？撞击冰山后，为什么又沉入海底呢？物体的漂浮和下沉有什么条件？ 景。
学习新课 一、物体的浮沉条件
【提问】浸没在液体中的物体都会受到浮力的作用，但是有的物体上浮，
思考问题并回
有的物体下沉，有的物体还会悬浮在液体中。这是为什么?
答，为下面的
【分析】根据力与运动的关系可知：由静止释放的物体如何运动，取决于
学习做铺垫。
它所受力的合力。要分析浸没在液体中的物体向哪个方向运动，需要分析它所
受力的合力的方向。
1. 比较浮力与重力的大小判断浮沉
（1）物体浸在液体中时的受力分析
浸没在液体中的物体受到两个力：一个是竖直向下的重力G；另一个是竖
直向上的浮力F 。我们知道力是改变物体运动状态的原因，根据物体所受浮
浮
力与重力大小关系的不同，由静止释放的物体，其浮沉存在三种情况。
（2）物体的浮沉条件
与老师一起，
根据物体的受
力情况、力与
运动的关系分
甲 上浮 乙 悬浮 丙 下沉 析归纳出物体
物体浸在液体中时： 的浮沉条件。
①当浮力F 大于重力G时，二力的合力方向向上，物体由静止开始上
浮
浮；
②当浮力F 等于重力G时，二力的合力为0，物体保持悬浮状态；
浮
③当浮力F 小于重力G时，二力的合力方向向下，物体由静止开始下
浮沉。最终静止在底部。
2. 比较物体密度与液体密度的大小判断物体的浮沉
（1）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。 通过进行推
浮
导，得出通过
物体浸没在水中时：V = V = V；
排 物
比较物体密度
浮力的大小：F ＝ρ g V ＝ρ gV；
浮 液 排 液
与液体密度的
重力的大小：G＝ρ gV ＝ρ gV。
物 物 物
大小关系可以
①当F ＞G时，得出ρ ＞ρ ，物体上浮；
浮 液 物
判断物体的浮
②当F =G时，得出ρ = ρ ，物体悬浮；
浮 液 物
沉。
③当F ＜G时，得出ρ ＜ρ ，物体下沉。
浮 液 物
（2）物体的浮沉与密度大小有关的实例
①冰的密度小于水的密度，所以冰浸没在水中上浮，最后漂浮在水面；
②当鸡蛋的密度等于水的密度时，鸡蛋会在水中悬浮；
③石块的密度大于水的密度，所以石块在水中下沉。
④盐水选种
【提问】在农业生产中，通过盐水选种可选出饱满、结实的种子，从而促
思考并回答盐
进农作物产量的提高。农民采用盐水浸泡法来选种时，把种子放入浓度适宜的
水选种的问
盐水中，干瘪、虫蛀的种子就会上浮直至漂浮，而饱满的种子则下沉到容器底
题。知道物体
部。请你说说这是为什么?
浮沉条件的应
用。
【分析】根据浮沉条件，当物体的密度比液体的密度大时，物体将下沉，
反之，则漂浮。不饱满的种子密度小于盐水的密度则漂浮，而饱满的种子密度
大于盐水的密度则下沉。
3. 【想想议议】
思考问题，分
析现象，进行
解析。
如图所示，将新鲜的鸡蛋分别浸没在盛有水和盐水的容器中，观察鸡蛋在
容器中的位置。想一想，这是为什么？
【分析】将鸡蛋放入水中，由于其所受的浮力小于它所受的重力，从而下
沉；放入浓盐水中时，由于浓盐水密度较大，其所受的浮力大于它所受的重
力，从而上浮，最终漂浮在浓盐水中。
【播放视频】——《盐水浮鸡蛋》【例题1】如图所示，将一枚鸡蛋放在一杯盐水中，鸡蛋刚好处于悬浮状 观看视频讲
态，往杯中缓慢加入纯净水并适当搅拌，则在此过程中下列判断正确的是（ 解，进一步了
A ） 解物体的浮沉
条件。
A．鸡蛋将下沉，所受浮力在减小 做例题1并解
析，会用阿基
B．鸡蛋将下沉，所受浮力在增大
米德原理和力
C．鸡蛋将上浮，在未露出水面之前，所受浮力不变
的平衡分析有
D．鸡蛋将保持悬浮，所受浮力不变
关问题。
【解析】依题意得，鸡蛋在盐水中，刚好悬浮，则鸡蛋的密度等于盐水的
密度；在盐水中加水，盐水的密度减小，小于鸡蛋的密度，则鸡蛋将下沉，鸡
蛋排开盐水的体积不变，由F =ρ gV 得，鸡蛋所受浮力在减小，故A正
浮 液 排
确，BCD错误。所以选A。
【例题2】质量相等，体积不等的甲、乙两个实心正方体物块在水中静止
时的情景如图所示，下列说法正确的是（ C ）
做例题2并解
析，会用阿基
米德原理和力
A．甲受到的浮力小于乙受到的浮力
的平衡分析漂
B．甲的密度小于乙的密度
浮与悬浮问
C．甲下表面受到的压力比乙的大
题。
D．甲下表面受到的压强比乙的小
【解析】A．甲、乙两实心正方体物块分别悬浮、漂浮在水中，根据漂浮
和悬浮条件可知：F =G ，F =G ，由于两物块质量相等，重力相等，所
浮甲 甲 浮乙 乙
以浮力相等，故A错误；
B．由图可知，甲物块在水中悬浮，乙物块在水中漂浮，由ρ =ρ 时物体
物 液
悬浮、ρ <ρ 时物体漂浮或上浮可知：ρ =ρ >ρ ，故B错误；
物 液 甲 水 乙
C．根据F =F -F 可知：F =F +F ，由于甲悬浮，乙漂浮，则
浮 向上 向下 向上 浮 向下
F >0，F =0，且F =F ，所以，F >F ，故C正确；
甲向下 乙向下 浮甲 浮乙 甲向上 乙向上
D．由图可知，甲下表面比乙下表面所处的深度大，由p=ρgh可知，甲下
表面受到水的压强大于乙下表面受到水的压强，故D错误。
所以选C。
学习新课 二、浮力的应用【提问】在生活生产中，人们常常利用浮力，改变浮力有哪些方法？
1. 增大或减小浮力的方法
【师生进行分析】根据阿基米德原理F =ρ gV 可知，浸在液体中的物
浮 液 排
体，物体受到的浮力大小是由液体密度和排开液体的体积决定的，因此增大或 思考问题，进
减小浮力应从这两方面入手。 行分析，根据
（1）增大浮力的方法 阿基米德原理
①增大液体的密度。如在水中加盐并搅拌，当盐水的密度大于鸡蛋的密度 总结出增大或
时，沉底的鸡蛋会浮起来； 减小浮力的方
②増大物体排开液体（或气体）的体积。如飞艇、万吨巨轮等。 法，为下面的
（2）减小浮力的方法 学习做铺垫。
①减小液体的密度。如漂浮在盐水中的鸡蛋，可以采用加清水的方法来减
小液体的密度，当液体密度小于鸡蛋的密度时，鸡蛋下沉；
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，减小空气浮力，当浮力小于飞艇的
重力时，飞艇降落。
2. 浮力的应用
（1）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？
思考问题，进
行实验或观看
橡皮泥沉底 橡皮泥漂浮 能承载重物的橡皮泥船
视频，了解轮
【想想做做——制作橡皮泥小船】
船的原理。
橡皮泥的密度比水大，它在水中会下沉。根据阿基米德原理，怎样把橡皮
泥做成一条小船，使它能漂浮在水面，并能承载重物?
【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，
因而受到较大的浮力，所以能浮在水面上，轮船就是根据这个道理制成的。
①轮船的漂浮原理：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，但是排开的水的体积变大，因而受到较大的浮力，所以能漂浮在
知道轮船的工
水面上。
作原理和轮船
②轮船的排水量m ：表示轮船的大小，指轮船装满货物时排开水的质
排
的排水量。
量，等于轮船和货物的总质量。如一我国首艘航空母舰辽宁舰的排水量约为6
万吨，表明辽宁舰满载时，舰载机和舰身的质量之和约为6万吨。
m = m +
排 船 m物
（2）潜水艇潜水艇能潜入水下航行。它的艇身内有水舱。当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 gV 可知，所受浮力基本不变，
浮 液 排
所以只能靠改变自身重力实现浮沉的。
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 观看视频或分
下沉。 析图片，知道
②当水舱充水后潜水艇所受的重力等于浮力时，它可以悬浮在水中。 潜水艇的浮沉
③当用压缩空气将水舱里的水排出一部分时，潜水艇变轻，当重力小于浮 原理。
力时，从而上浮。
实际航行时，上浮和下潜的过程中潜水艇要开动推进器加快上浮和下潜的
速度。
【播放视频】——《潜水艇的浮沉》
（3）气球和飞艇
①气球：如果气球里充的是密度小于空气的气体，则气球可以飘在空中。
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，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。
进行实验《做
【播放视频】——《做一个塑料袋 “热气球”》
一个塑料袋热
气球》或观看
视频，了解气
球的升空原
理。
（4）密度计
①用途：图是一种密度计，它可以漂浮在不同液体中测量液体的密度，在
酿酒、石油、化工以及农业选种等方面有广泛应用。
②主要构造：这种密度计通常中间有一个体积较大的玻璃泡。密度计下方
装着金属颗粒作为配重，使密度计漂浮时能保持竖直姿态。密度计上方为细玻
璃管，它的内部标有刻度，测量时可以根据液面所处的位置直接读出液体的密度值。
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，即F =G。根据F =ρ gV 可知，F 不变时，把它放在密度 观看视频或图
浮 浮 液 排 浮
比较大的液体里，则V 变小，即它浸入液体的体积变小，所以会上浮一些； 片，了解并分
排
把它放在密度比较小的液体里，则浸入液体的体积大，会下沉一些。 析密度计的原
密度计的刻度不均匀，且从下往上的刻度数是越来越小的。 理及特点。
【播放视频】——《密度计》
【例题3】如图，是我国055型万吨级驱逐舰“延安”号。该舰满载时，
排水量约12000吨，吃水深度6.6m。下列说法正确的是（ C ）
A．排水量指的是舰船满载时排开水的重力 做例题3并进
B．“延安”号漂浮在海面上，所受重力小于浮力 行交流。知道
C．“延安”号漂浮在海面上，所受浮力方向竖直向上 轮船的排水
量，知道物体
D．“延安”号不能与其他舰船近距离并排航行，是因为流体流速越大，
的漂浮条件，
压强越大
巩固浮力的概
【解析】A．排水量指的是驱逐舰满载时排开水的质量，故A错误；
念等问题。
B．驱逐舰在海上航行时处于漂浮状态，所受的浮力等于它的重力，故B
错误；
C．驱逐舰所受浮力的方向是竖直向上的，故C正确；
D．两艘驱逐舰若近距离同向航行，两驱逐舰之间的水流速加快、该处的
压强变小，小于两驱逐舰外面的压强，产生了一个向内的压力差，将两驱逐舰
压向中间，易发生两驱逐舰相撞事故，故D错误。
所以选C。
【例题4】如图所示，用同一支密度计分别测量甲、乙两种液体的密度，
下列说法正确的是（ D ）
做例题4并进
A．密度计在乙液体中所受的浮力大
行交流，会分
B．乙液体的密度大于甲液体的密度
析密度计的原C．密度计上的刻度值上大下小 理与使用等问
D．密度计在甲、乙两种液体中所受的浮力相等 题。
【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 ， 因为浮力相等，V ＞V ，所以液体的密度
浮 液体 排 乙排 甲排
ρ ＞ρ ，故B错误；
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
课
行的是（ ）
堂
练
习
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
【答案】A
【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
=ρ gV 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
浮 液 排
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．将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中，静止时的状态如图所示，下列说法正确
的是（ ）A．若甲、乙体积相等，甲受到的浮力小
B．若甲、乙质量相等，甲受到的浮力小
C．向杯中加盐水后，乙受到的浮力变大
D．向杯中加酒精后，乙受到的浮力变大
【答案】B
【详解】A．若甲、乙体积相等，乙排开液体的体积小，根据公式F =ρ gV 可
浮 液 排
知，乙受到的浮力比甲小，故A错误；
B．若甲、乙质量相等，由G=mg可知，甲、乙重力相等，乙漂浮，浮力等于重力，
甲沉底，浮力小于重力，则甲受到的浮力小，故B正确；
C．原来乙漂浮，说明乙密度小于水的密度，加入盐水后，液体密度变大，乙密度依
旧小于液体密度，仍然漂浮，乙受到的浮力仍然等于重力，故乙受到的浮力不变，故C
错误；
D．向杯中加酒精，液体密度会变小，乙会下沉一些，可能漂浮或悬浮，此时浮力仍
然等于重力；也可能沉底，此时浮力小于重力，浮力变小；故乙受到的浮力不会变大，
课
故D错误。
堂
故选B。
练
4．盐水选种是一种常用的选种方法，将待选的种子放入浓度适当的盐水中，良种沉
习
入水底、次种则漂浮于水面，如图甲所示。农民为了方便检验自制的盐水浓度是否合
适，在一端封闭的吸管内放入一些铁砂制成了简易密度计。首先将密度计放入标准盐水
中，在吸管上标出水面的位置，如图乙所示，再将密度计放入自制的盐水中，如图丙所
示。下列说法正确的是（ ）
A．良种的密度小于次种的密度
B．图丙中密度计所受的浮力大于图乙中密度计所受的浮力
C．图丙中的自制盐水需要通过加水配成标准盐水
D．若只换用更细的吸管制作密度计可以提高密度计的测量精度
【答案】D.
【详解】次种密度小于水的密度；故良种密度大于次种密度，故A错误；
B．图乙和图丙中，密度即都处于漂浮状态，所受浮力都等于自身重力，重力不变，浮力不变，所以图丙中密度计所受的浮力等于图乙中密度计所受的浮力，故B错误；
C．图丙与图乙比较，浮力相等，密度计浸入液体的体积较多，排开液体体积较大，
根据F =ρ gV 可知丙中液体密度较小，所以应往丙中加盐增加盐水的密度，达到标准
浮 液 排
盐水的密度，故C错误；
D．换用更细的吸管制作密度计，在排开液体体积相同的情况下，密度计浸入水的深
度变化比较大，可以提高测量精度，故D正确。故选D。
5．在施工过程中，需要运送一定数量的石块放入海底施工。据此，如图所示，小明
做了一个橡皮泥“船”，在“船”中放入一定数量的石块后放入水中，待船静止后，逐
渐将石块取出并放入水中，下列说法正确的是（ ）
A．小船受到的浮力不变 B．小船浸在水中的体积变小
C．水面将上升 D．小船底部受到水的压强不变
【答案】B
【详解】A．小船漂浮在水面上，受到的浮力等于它的总重力，逐渐将石块取出并放
入水中，船的总重力变小，受到的浮力变小，故A错误；
B．小船受到的浮力变小，根据阿基米德原理可知，小船浸在水中的体积变小，故B
正确；
C．石块取出并放入水中后，受到的浮力变小，则它排开水的体积变小，水面将下
降，故C错误；
D．小船受到的浮力变小，则它排开水的体积变小，会上浮一些，小船底部在水中深
度变小，小船底部受到水的压强变小，故D错误。故选B。
6. 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。
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
板 2. 当F 浮 = G 物 或ρ 物 =ρ 液 时，物体悬浮；
书 3. 当F 浮 > G 物 或ρ 物 ＜ρ 液 时，物体上浮。
设 4. 漂浮时：F 浮 =G 物 。
二、浮力的应用
计
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
水的质量。
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：漂浮时，F =G。
浮
4. 气球和飞艇：是充入密度小于空气的气体，使受到的浮力大于自身的重力。
第3节 物体的沉浮条件及应用
课
堂
小
结
作
业
