文档内容
让更多的孩子得到更好的教育
物体的浮沉条件及应用（提高）
责编：武霞
【学习目标】
1、知道物体的浮沉条件；
2、知道浮力的利用；
3、了解轮船的漂浮原理、潜水艇的浮沉原理、气球飞艇的升降。
【要点梳理】
要点一、物体的浮沉条件（高清课堂《浮力的应用》）
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F 。而物体的运动状态取决于受力
浮
情况，物体的浮沉就取决于所受的浮力与重力的关系。
要点诠释：
1．当 时，合力方向竖直向上 上浮
当 时，合力为零 悬浮
当 时，合力方向竖直向下 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 时， 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
在液体中向上运
上浮 向上运动
动
浮
漂浮 浮在液面上 静止在液面上
停留在液体中任
悬 悬浮 静止在液体中
何深度的地方
在液体中向下运
下沉 向下运动
动
沉
沉底 停留在容器底部 静止在容器底部
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要点二、物体浮沉条件的应用
从浮力利用的角度看，采用“空心”的办法可以增加可利用的浮力。即使现代化的轮船，也采用的是这种
古老的办法。
要点诠释：
1．轮船
①轮船浮于水面，它们受到的浮力等于船的总重。
②轮船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现浮沉的，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。
3．气球和飞艇
气球和飞艇是漂浮在空中的，内部所充气体的密度必须小于空气的密度，一般充有氢气或氦气，充气
时体积增大，浮力增大，当浮力增大到大于其重力时，气球和飞艇就上升；反之，排出一部分氢气或氦气时，
气球和飞艇就下降，因此它们是通过改变体积来实现上升和下降的。
热气球是通过加热的方式使气球内气体热膨胀，从而减小气体的密度，因此热气球只要停止加热，气
球体积就会缩小，浮力减小，降回地面。
4．密度计
密度计是利用物体漂浮在液面的条件来工作的，用密度计测量液体的密度时，它受到的浮力总等于
它的重力，由于密度计制作好后它的重力就确定了，所以它在不同液体中漂浮时所受到的浮力都相同，根
据 可知：待测液体的密度越大，则 越小，密度计浸入液体中的体积越小，露出部分的体积
就越大；反之待测液体密度越小，则 越大，密度计浸入液体中的体积越大，露出部分的体积就越小，所
以密度计上的刻度值是“上小下大”。
【典型例题】
类型一、物体的浮沉条件
1、（2015•广西中考）把体积为2×10-3m3、重为12N的物块放入水中，当它静止时所处的状态及受到
的浮力大小分别为（g取10N/kg）（ ）
A．漂浮，F =20N B．漂浮，F =12N
浮 浮
C．沉底，F =20N D．沉底，F =12N
浮 浮
【答案】B
【解析】由阿基米德原理可知，当物体浸没在水中，受到的浮力：F =ρ gV =1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-
浮 水 排
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3m3=20N＞12N，根据浮沉条件可知：物体会上浮，最后漂浮在水面上；根据漂浮的条件知：受到的浮力F
浮
´=G=12N。故选B。
【总结升华】本题考查物体沉浮状态的判断以及浮力大小的计算，物体的浮沉最终由物体所受重力及完全
浸没时的浮力大小关系所决定。
举一反三：
【变式】一只鸡蛋沉没在杯中水底，添加下列哪种物质并搅拌，能使鸡蛋浮起来（ ）
A．食盐 B．水 C．酒精 D．食用油
【答案】A
类型二、浮沉条件的应用
2、如图所示，相同型号的甲、乙、丙三艘潜水艇，甲漂浮，受到的浮力为F ；乙悬浮，受到的浮力为F
甲
；丙沉入海底，受到的浮力为F 。下列说法正确的是（ ）
乙 丙
A．漂浮和悬浮时，受到的浮力等于重力，F =F
甲 乙
B．乙悬浮时，浮力等于重力，丙沉入海底时浮力小于重力，F ＞F
乙 丙
C．甲漂浮排开水的体积最小，丙沉入海底排开水的体积最大，F ＜F ＜F
甲 乙 丙
D．甲漂浮时V ＜V ，乙和丙浸没时V ′=V ，F ＜F =F
排 物 排 物 甲 乙 丙
【答案】D
【解析】三个潜水艇型号相同，说明其体积相等，设为V；甲潜水艇漂浮在水面上，所以排开的水的体积：V
＜V；乙、丙潜水艇都浸没在水中，所以V =V =V。由此可知三者排开的水的体积关系是：V ＜V =V
甲 乙 丙 甲 乙
。根据阿基米德原理可知其受到的浮力：F =ρgV ，F =ρgV ，F =ρgV 。结合三者排开水体积的关系
丙 甲 甲 乙 乙 丙 丙
可以确定三个潜水艇受到的浮力大小关系：F ＜F =F 。
甲 乙 丙
【总结升华】题目中告诉的型号相同隐含的是三个潜水艇的体积相等，由此可以确定三者V排的关系，而
不是受到的重力相等。在A选择项中，两个潜水艇受到的浮力是都等于自身受到的重力，但两者的重力不
相等，所以浮力也不相等。
举一反三：
【变式1】（2015•山西中考）在三个相同的烧杯里装入质量相等的甲、乙、丙三种不同的液体，把一支装有
适量铁砂的平底试管先后放入这三个烧杯中，静止后如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．试管在甲液体中受到的浮力最大
B．甲液体的密度最大
C．丙液体对烧杯底部的压强最小
D．试管在三种液体中排开液体的重力一样大
【答案】D
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【变式2】（高清课堂《浮力的应用》例3）用塑料瓶、透明胶带、螺母、麦管（或塑料管）、容器和水等，按图
制作了一只潜水艇模型。为使潜水艇下沉，则必须从进排气管处 （填“吹气”或“吸气”）,潜水艇
在下沉的过程中所受到水的压强 （填“减小”“不变”或“增大”），浮力
（填“减小”“不变”或“增大”）。
【答案】吸气 ；增大 ；不变
3、如图所示，某同学在一薄壁平底玻璃管中装入沙子，管口密封，制成一个“密度计”，用来测量液
体密度．已知，试管和沙子总质量为40g，试管底面积为2.5cm2。当放入某未知密度的液体中静止时，“密
度计”漂浮在液面上，浸入液体中的体积为50cm3。（提示：计算中取g=10N/kg）
（1）“密度计”受到的浮力是多大？
（2）这种液体的密度是多大？
（3）液体对“密度计”底面的压强是多大？
【思路点拨】（1）由于密度计漂浮在液面上，因此可以利用漂浮在液面上的物体受到的
浮力等于其重力来求得浮力的大小。
（2）根据密度计的横截面积和浸入的深度，可以求得其排开液体的体积，利用阿基米德
原理可以求得所在液体的密度。
（3）方法1：根据密度计下表面浸入的深度求出的液体密度，结合液体压强的计算公式，可以求得液体对
密度计的底部压强；
方法2：根据浮力产生的原因可知，漂浮在液面上的物体受到的浮力等于液体对它向上的压力，由此可以
求得此时液体对密度计的压力，又知道其横截面积，结合压强的计算公式可以求得其底部受到的液体压
强。
【答案与解析】
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【总结升华】本题考查了阿基米德原理、物体的浮沉条件、液体压强的计算。解决此题难点是将阿基米德原
理和物体的浮沉条件联合来使用。求液体对密度计底部压强常用的方法是第一种。
4、如图所示为杭州西湖孤山草坪上的一只观光用的载人升空气球。（可看作 球
体，体积 ）球的半径为4m，球内充有氦气、气球能搭载物体的最大质量 为
125kg 空气密度为 ，问：
①若该气球只搭载一个质量为55kg的人观光，则当气球搭载此人匀速升至高空时，需要多大的力才能将
气球拉住？
②气球的球壳和所配重物的质量为多少千克？
【答案与解析】
①拉住气球的所用的力为：
②气球的体积为
气球所受的浮力为
气球内氦气的重力
球壳及所配重物的总质量
【总结升华】解此题的关键是受力分析，受到向上的力是浮力 ，受到所有向下的力，合力都
等于浮力。
举一反三：
【变式】某人用一根绳子系住水中的一个物体，试图将这个物体打捞出水，若物体的密度为 ，
体积为 ，g取10N/kg，
求：①要将物体提出水面，所用的绳子至少能承受多大的拉力。
②在从水中向上提升物体的过程中，绳子承受的最小拉力是多大？
【答案与解析】
①将物体提出水面，所用的绳子承受的拉力T至少应等于物体的重力
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；
②在从水中向上提升物体的过程中，物体受到三个力的作用即重力G、拉力T和浮力F，
。
5、佳佳冷饮店在顾客购买果汁饮料后会免费为其提供冰块，下图是一杯果
汁饮料中放有冰块的示意图。已知该饮料的密度为0.98×103 kg/m3，冰块质量为
20g，冰的密度为0.9×103 kg/m3，杯子内部底面积为50cm2，杯中饮料的深度为
10cm。
求：（1）冰块所受的浮力；（2）杯底所受的压力。
【思路点拨】（1）知道冰块的质量，利用重力公式求冰块所受重力，再利用漂浮条件求冰块受到的浮力；
（2）知道饮料深度h，利用液体压强公式求杯底受到的压强，再利用压强定义式求杯底受到的压力。
【答案与解析】
解：（1）∵冰块漂浮，∴F浮=G冰=m冰g=20g×10﹣3kg×10N/kg=0.2N；
（2）杯底受到的压强：p=ρgh=0.98×103kg/m3×10N/kg×0.1m=980Pa，
杯底受到的压力：F=ps=980Pa×50×10﹣4m2=4.9N。
答：（1）冰块所受的浮力为0.2N；（2）杯底所受的压力为4.9N。
【总结升华】本题考查了学生对重力公式、物体的漂浮条件、液体压强公式、压强定义式的掌握和运用，只
有圆柱形、方形容器，液体对容器底的压力等于液体重F=G，上口大、下口小的容器F＜G，上口小、下口
大的容器F＞G。
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