人教版八年级物理下册 第十章 第3节 物体的浮沉条件及应用（导学案）

第3节物体的浮沉条件及应用（导学案）

【学习目标】

物理观念：能描述物体的浮沉条件（F浮与G秒的关系，p物与p液的关系），并

运用其说明生产生活中的有关现象。形成从“力与运动”和“物质密度”两个视角分

析浮沉问题的观念。

科学思维：在得出物体浮沉条件的过程中，能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。在分析浮力应用实例时，能运用阿基米德原

理和浮沉条件进行科学论证和模型建构。

科学探究：能设计简单实验（如“盐水浮鸡蛋”、“橡皮泥造船”）改变物体的浮

沉状态，在观察现象、收集证据的基础上，运用浮沉条件对实验现象进行解

释。

科学态度与责任：通过了解我国古代郑和宝船与现代辽宁舰等科技成就，感受

物理学对人类生活和社会发展的影响，激发民族自豪感与科学探索热情。通过

浮沉条件的学习，增强将理论知识应用于实际的安全意识（如游泳、航运）。

【学习重点】

1、通过受力分析和二力合成，推导并理解物体的浮沉条件•（F浮与G物的关系）。

2、运用浮沉条件解释轮船、潜水艇、气球和飞艇的工作原理。

【学习难点】

1、从“力与运动的关系”角度，动态分析物体浮沉的过程及最终状态。

2、理解轮船采用“空心”法增大V扑从而增大F浮的本质；理解潜水艇通过改

变自身重力（GG实现浮沉的原理。

【自主预习】《第3节物体的浮沉条件及应用》，并完成以下问题：

1、物体处于静止或匀速直线运动状态，称为平衡状态。

2、作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等、方向相反,并且作用在同一

直线上，这两个力就彼此平衡，合力为小

3、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浮。当浮力大壬重力时，物体上浮；当浮力小王重力时，物体下

沉；当浮力等于重力时，物体处于悬浮或漂浮状态。

4、潜水艇是靠改变自身的重力来实现自身的浮沉的。在水卜.航行的潜水艇，当

其潜向深处时，潜水艇要储水，从而使重力大于浮力,此过程中，潜水艇所受

的浮力丕变，所受压强变大。

5、气球和飞艇是靠改变自身所充气体的密度来实现自身升降的。热气球充的是

被加热的气体，热气的密度小王空气的密度，使F/G,此时上浮。

6、同一密度计先后放在不同液体中，静止时密度计所受浮力相笠，排开液体体

积越小，液体密度越大。

7、将同一物体分别放入甲、乙两种液体中，物体在甲液体中漂浮，在乙液体中

悬浮，则物体在甲、乙两种液体中所受浮力相笠，甲液体密度大于乙液体密

度。

8、轮船从河里驶入海里，所受浮力丕变，排开液体体积变小,船身会上浮一

些。

9、一个重5N的木块漂浮在水面上，它受到的浮力为5N,排开水的重力为

5No

10、将重4N的物体浸没在装满水的杯中，溢出3N的水，则物体所受浮力为

3N,物体将下沉。

【探究新知】

知识点1、物体浮沉的条件

第一部分：现象观察，提出问题

生活观察：请列举三个生活中常见的现象，分别对应物体在液体中的“上

浮”、“下沉”和“悬浮”（或漂浮）。

上浮：木块放入水中（例如：木块放入水放）

下沉：石块放入水中（例如：石块放入水中）

悬浮/漂浮：船漂浮在水面（例如：船）

核心问题：浸在液体中的物体都受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力。为什

么有的物体会上浮，有的会下沉，有的却能悬浮在液体中呢？你认为这可能取

决于什么？

答：这可能取决于物体所受浮力与重力的大小关系。

第二部分：理论探究，推导条件

受力分析：以浸没在液体中由静止释放的物体为研究对象，它受到重力和浮

力，这两个力方向相反，作用在同一条直线上。

力与运动的关系：

物体的运动状态由它所受的合力决定。

当物体受到的合力方向与运动方向相同时，物体会做加速运动；合力为零时，

物体保持静止状态或匀速直线运动状态。

推导浮沉的力学条件：

当浮力F浮大壬重力G物时，合力方向竖直向上，物体由静止开始上浮。

当浮力F浮笠壬重力G物时，合力为零，物体可以保持悬浮状态（悬浮在液

体中任意深度）。

当浮力F浮小壬重力G物时，合力方向竖直向下，物体由静止开始下沉。

思考：上浮的物体最终会怎样？漂浮在水面。此时，它受到的浮力F#和重力

G物有什么关系？F浮'等于G物。

推导浮沉的密度条件（结合阿基米德原理）：

物体浸没时，排开液体的体积V扑笠壬物体的体积V物。

根据阿基米德原理，F浮二。液gV物;物体的重力G物二。物口V物。（用p

液、p物、g、V物表示）

将上述两个表达式代入第5题的三个不等式中，可以推导出（请尝试填写）：

当P物小王P波时，物体上浮，最终漂浮。

当p物等于p液时，物体悬浮。

当P物大于p液时，物体下沉。

知识点2、浮力的应用

第三部分：浮力应用，理论指导实践

轮船：

问题：钢铁的密度远大于水，为什么钢铁造的巨轮能漂浮？

原理：轮船采用了“空心”的办法。虽然轮船的总重力很大，但做成空心后，能

极大地增加排开水的体积（VQ,从而获得巨大的浮力（F泞），当FH等于

G总（船+货）时，轮船就能漂浮。

新概念：轮船的大小用排水量来表示,它指的是轮船满载时排开水的质量。

潜水艇：

原理：潜水艇的艇身内有水舱。通过向水舱充入水，可以增大自身重力，从而

实现下潜；通过将水舱中的水排出出去，可以减小自身重力，从而实现上浮。

关键点：在下潜和上浮过程中，潜水艇排开水的体积丕变（变/不变），

所以它所受到的浮力F中丕变（变/不变）。它是通过改变自身重力来实现浮沉

的。

气球和飞艇：

原理：气球里充入密度小壬空气的气体（如氮气、热空气），使得气球（包括

内部气体）的平均密度小于空气的密度，从而F浮狂G总，实现升空。

密度计：

作用：测量液体的密度。

工作原理：密度计在任何液体中都处于整状态，因此F浮笠壬G计（不

变）。根据F浮=p淞gV次液体密度p液越大，它排开液体的体积V笄就

越小，所以浸入液体的深度就越浅。因此，密度计的刻度值是“上小下大

第四部分：实验准备与思考

家庭小实验（选做）：尝试在家做“盐水浮鸡蛋”实验。观察鸡蛋在清水和浓盐

水中的位置。用本节课学到的密度条件（p物与p液比较）来解释你看到的现

象。

答：鸡蛋密度大于清水密度，所以下沉；加盐后盐水密度大于鸡蛋密度，所以

上浮最终漂浮。

课堂实验猜想：如果给你一块橡皮泥（密度大于水），你能让它漂浮在水面上

吗？你的方法是：把橡皮泥捏成船形（或碗状）。这利用了空心增大排开水的

体积，从而增大浮力的原理。

第五部分：我的疑问与发现

预习疑问：在预习过程中，你还有哪些不明白的地方？

（学生自由填写，例如：悬浮和漂浮有什么区别？）

知识联想：你能用今天预习的浮沉条件，解释“煮饺子时，生饺子下沉，熟饺

子上浮”的原因吗？（提示：考虑饺子体积和平均密度的变化）

答：生饺子密度大于水，所以下沉。煮熟过程中，饺子里空气受热膨胀，体积

变大，导致饺子的平均密度变小。当平均密度小于水的密度时，饺子就上浮

7^

【课堂总结】

物体浸在液体中的体积等于排开液体的体积

阿阿基米德灵感的启小

V浸=V排-m排=p液V排-G排=m排g

基

米

德

原

理

1—1.阿基米德原理：F浮二G排二夕液gP排

浮力的大小|一

匚2.①适用范围：液体、气体，②计算液

体的密度〃，浸入的体积V排

【课内知识通关练】

1、小华将一个李子和一个香瓜放入水槽内的水中，静止后，发现李子沉到

水槽底部，香瓜漂浮在水面上，如图所示。下列说法正确的是（）

A.李子的密度小于水的密度

B.香瓜的密度大于李子的密度

C.香瓜受到的浮力小于李子受到的浮力

D.若往水中加适量酒精香瓜可能悬浮

【答案】D

【详解】AB.由题意可知，香瓜漂浮在水面上，李子沉在水底，由物体浮

沉条件可知，香瓜的密度小于水的密度，李子的密度大于水的密度，则香瓜的

密度小于李子的密度，故AR错误：

C.据图可知，香瓜排开液体的体积大于李子排开液体的体积，液体的密

度相同，根据尸浮十液范gV博可知，香瓜受到的浮力大于李子受到的浮力，故C

错误；

D.往水中加适量酒精，液体密度会变小，当刚好和香瓜的密度相等时，

香瓜会悬浮，故D正确。

故选D。

2、（多选题）如图所示，将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两杯盐水中静止后

的情形。判断正确的是（）

A.甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度

B.甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度

C.鸡蛋在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力

D.鸡蛋在甲杯中受到的浮力等于在乙杯中受到的浮力

甲乙

【答案】BD

【详解】AB.由图可知，鸡蛋在甲悬浮、乙漂浮，甲中盐水密度等于鸡蛋

的密度，乙中盐水的密度大于鸡蛋的密度，故甲中盐水的密度小于乙中盐水的

密度，故A错误，B正确；

CD.由图可知，鸡蛋在甲悬浮、乙漂浮，浮力都等于重力，故C错误，D

正确。

故选BDo

3、用盐水浸种是筛选饱满种子的措施之一。如图所示，把待选种子放入盐

水中，饱满种子会沉在盐水底部，不饱满的种子会浮出液面。下列说法正确的

是（）

A.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子受到的浮力大

B.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子密度大

C.浮出液面的种子上浮过程中受到的压强变大

D.沉在盐水底部的种子密度比盐水密度大

【答案】D

【详解】A.沉在底部的饱满种子，排开盐水的体积等于自身的体积（因

为完全浸没）；

浮出液面的不饱满种子，排开盐水的体积小于自身的体积（因为部分露出

液面）。

由于饱满种子体积通常更大，且两者都在同一盐水中（密度相同），所以

沉在底部的种子排开液体的体积更大，根据阿基米德原理，沉在底部的种子受

到的浮力也更大。故A错误；

BD.根据物体的浮沉条件，浮出液面的种子密度小于盐水密度；沉在盐水

底部的种子密度大于盐水密度。因此，浮出液面的种子密度比沉在盐水底部的

种子密度小，故B错误，D正确；

C.液体内部的压强随深度的增加而增大。浮出液面的种子上浮过程中，

其所处的深度减小，因此受到的压强变小，故C错误。

故选D。

4、如下图所示，“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中，不考虑海

水密度及潜水器体积的变化，以下说法正确的是（）

A.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大

B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变

C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变

D.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大

【答案】A

【详解】在万米深海处继续下潜的过程中，据八?印液液gV抹和□=□液口力

知，"奋斗者”号排开水的体积不变，深度变大，故“奋斗者”号受到海水的浮力

不变，压强变大，故A正确，BCD错误。故选A。

5、中国长征18号核潜艇引领中国核潜艇新高度°在进行战备训练时.下列

说法正确的是（）

A.通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉的

B.在水面下匀速下潜过程中，受到的浮力增大

C.从长江潜行进入东海时，需要往水仓内注水

D.从长江潜行进入东海时，受到的浮力会变小

【详解】潜水艇是通过改变臼身的重力来实现上浮与下沉的，故A说法错

误。在水面下匀速下潜过程中，受到的浮力不变，故B说法错误。从长江潜

行进入东海时，受到的浮力会增大，根据物体的浮沉条件，此时要增大潜艇

的重力，所以需要往水仓内注水，故C说法正确。从长江潜行进入东海时，

受到的浮力会变大，故D说法错误。

6、如图在木棒的一端缠绕一些铜丝做成自制密度计，将其先后放入装有

甲、乙两种不同液体的烧杯里，静止后两烧杯液面相平。下列有关说法正确的

是（）

甲乙

A.密度计在烧杯中所受的浮力/甲〈/乙B.液体的密度〃甲,p乙

C.烧杯底部所受液体的压强〃甲二〃乙D.烧杯底部所受液体的压力

尸甲〈尸乙

【答案】B

【详解】AB.同一只密度计放在甲、乙液体中都漂浮，受到的浮力

%=F「G