人教版八年級物理下冊 第十章 第3節(jié) 物體的浮沉條件及應(yīng)用（導(dǎo)學(xué)案）

第3節(jié)物體的浮沉條件及應(yīng)用（導(dǎo)學(xué)案）

【學(xué)習(xí)目標】

物理觀念：能描述物體的浮沉條件（F浮與G秒的關(guān)系，p物與p液的關(guān)系），并

運用其說明生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。形成從“力與運動”和“物質(zhì)密度”兩個視角分

析浮沉問題的觀念。

科學(xué)思維：在得出物體浮沉條件的過程中，能根據(jù)同一直線上二力合成的規(guī)則

和力與運動的關(guān)系進行演繹推理。在分析浮力應(yīng)用實例時，能運用阿基米德原

理和浮沉條件進行科學(xué)論證和模型建構(gòu)。

科學(xué)探究：能設(shè)計簡單實驗（如“鹽水浮雞蛋”、“橡皮泥造船”）改變物體的浮

沉狀態(tài)，在觀察現(xiàn)象、收集證據(jù)的基礎(chǔ)上，運用浮沉條件對實驗現(xiàn)象進行解

釋。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過了解我國古代鄭和寶船與現(xiàn)代遼寧艦等科技成就，感受

物理學(xué)對人類生活和社會發(fā)展的影響，激發(fā)民族自豪感與科學(xué)探索熱情。通過

浮沉條件的學(xué)習(xí)，增強將理論知識應(yīng)用于實際的安全意識（如游泳、航運）。

【學(xué)習(xí)重點】

1、通過受力分析和二力合成，推導(dǎo)并理解物體的浮沉條件?（F浮與G物的關(guān)系）。

2、運用浮沉條件解釋輪船、潛水艇、氣球和飛艇的工作原理。

【學(xué)習(xí)難點】

1、從“力與運動的關(guān)系”角度，動態(tài)分析物體浮沉的過程及最終狀態(tài)。

2、理解輪船采用“空心”法增大V撲從而增大F浮的本質(zhì)；理解潛水艇通過改

變自身重力（GG實現(xiàn)浮沉的原理。

【自主預(yù)習(xí)】《第3節(jié)物體的浮沉條件及應(yīng)用》，并完成以下問題：

1、物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，稱為平衡狀態(tài)。

2、作用在同一個物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反,并且作用在同一

直線上，這兩個力就彼此平衡，合力為小

3、浸沒在液體中的物體受到兩個力：一個是豎直向下的重力G；另一個是豎直

向上的浮力F浮。當浮力大壬重力時，物體上浮；當浮力小王重力時，物體下

沉；當浮力等于重力時，物體處于懸浮或漂浮狀態(tài)。

4、潛水艇是靠改變自身的重力來實現(xiàn)自身的浮沉的。在水卜.航行的潛水艇，當

其潛向深處時，潛水艇要儲水，從而使重力大于浮力,此過程中，潛水艇所受

的浮力丕變，所受壓強變大。

5、氣球和飛艇是靠改變自身所充氣體的密度來實現(xiàn)自身升降的。熱氣球充的是

被加熱的氣體，熱氣的密度小王空氣的密度，使F/G,此時上浮。

6、同一密度計先后放在不同液體中，靜止時密度計所受浮力相笠，排開液體體

積越小，液體密度越大。

7、將同一物體分別放入甲、乙兩種液體中，物體在甲液體中漂浮，在乙液體中

懸浮，則物體在甲、乙兩種液體中所受浮力相笠，甲液體密度大于乙液體密

度。

8、輪船從河里駛?cè)牒＠铮芨×ωё儯砰_液體體積變小,船身會上浮一

些。

9、一個重5N的木塊漂浮在水面上，它受到的浮力為5N,排開水的重力為

5No

10、將重4N的物體浸沒在裝滿水的杯中，溢出3N的水，則物體所受浮力為

3N,物體將下沉。

【探究新知】

知識點1、物體浮沉的條件

第一部分：現(xiàn)象觀察，提出問題

生活觀察：請列舉三個生活中常見的現(xiàn)象，分別對應(yīng)物體在液體中的“上

浮”、“下沉”和“懸浮”（或漂浮）。

上浮：木塊放入水中（例如：木塊放入水放）

下沉：石塊放入水中（例如：石塊放入水中）

懸浮/漂浮：船漂浮在水面（例如：船）

核心問題：浸在液體中的物體都受到豎直向下的重力和豎直向上的浮力。為什

么有的物體會上浮，有的會下沉，有的卻能懸浮在液體中呢？你認為這可能取

決于什么？

答：這可能取決于物體所受浮力與重力的大小關(guān)系。

第二部分：理論探究，推導(dǎo)條件

受力分析：以浸沒在液體中由靜止釋放的物體為研究對象，它受到重力和浮

力，這兩個力方向相反，作用在同一條直線上。

力與運動的關(guān)系：

物體的運動狀態(tài)由它所受的合力決定。

當物體受到的合力方向與運動方向相同時，物體會做加速運動；合力為零時，

物體保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。

推導(dǎo)浮沉的力學(xué)條件：

當浮力F浮大壬重力G物時，合力方向豎直向上，物體由靜止開始上浮。

當浮力F浮笠壬重力G物時，合力為零，物體可以保持懸浮狀態(tài)（懸浮在液

體中任意深度）。

當浮力F浮小壬重力G物時，合力方向豎直向下，物體由靜止開始下沉。

思考：上浮的物體最終會怎樣？漂浮在水面。此時，它受到的浮力F#和重力

G物有什么關(guān)系？F浮'等于G物。

推導(dǎo)浮沉的密度條件（結(jié)合阿基米德原理）：

物體浸沒時，排開液體的體積V撲笠壬物體的體積V物。

根據(jù)阿基米德原理，F(xiàn)浮二。液gV物;物體的重力G物二。物口V物。（用p

液、p物、g、V物表示）

將上述兩個表達式代入第5題的三個不等式中，可以推導(dǎo)出（請嘗試填寫）：

當P物小王P波時，物體上浮，最終漂浮。

當p物等于p液時，物體懸浮。

當P物大于p液時，物體下沉。

知識點2、浮力的應(yīng)用

第三部分：浮力應(yīng)用，理論指導(dǎo)實踐

輪船：

問題：鋼鐵的密度遠大于水，為什么鋼鐵造的巨輪能漂浮？

原理：輪船采用了“空心”的辦法。雖然輪船的總重力很大，但做成空心后，能

極大地增加排開水的體積（VQ,從而獲得巨大的浮力（F濘），當FH等于

G總（船+貨）時，輪船就能漂浮。

新概念：輪船的大小用排水量來表示,它指的是輪船滿載時排開水的質(zhì)量。

潛水艇：

原理：潛水艇的艇身內(nèi)有水艙。通過向水艙充入水，可以增大自身重力，從而

實現(xiàn)下潛；通過將水艙中的水排出出去，可以減小自身重力，從而實現(xiàn)上浮。

關(guān)鍵點：在下潛和上浮過程中，潛水艇排開水的體積丕變（變/不變），

所以它所受到的浮力F中丕變（變/不變）。它是通過改變自身重力來實現(xiàn)浮沉

的。

氣球和飛艇：

原理：氣球里充入密度小壬空氣的氣體（如氮氣、熱空氣），使得氣球（包括

內(nèi)部氣體）的平均密度小于空氣的密度，從而F浮狂G總，實現(xiàn)升空。

密度計：

作用：測量液體的密度。

工作原理：密度計在任何液體中都處于整狀態(tài)，因此F浮笠壬G計（不

變）。根據(jù)F浮=p淞gV次液體密度p液越大，它排開液體的體積V笄就

越小，所以浸入液體的深度就越淺。因此，密度計的刻度值是“上小下大

第四部分：實驗準備與思考

家庭小實驗（選做）：嘗試在家做“鹽水浮雞蛋”實驗。觀察雞蛋在清水和濃鹽

水中的位置。用本節(jié)課學(xué)到的密度條件（p物與p液比較）來解釋你看到的現(xiàn)

象。

答：雞蛋密度大于清水密度，所以下沉；加鹽后鹽水密度大于雞蛋密度，所以

上浮最終漂浮。

課堂實驗猜想：如果給你一塊橡皮泥（密度大于水），你能讓它漂浮在水面上

嗎？你的方法是：把橡皮泥捏成船形（或碗狀）。這利用了空心增大排開水的

體積，從而增大浮力的原理。

第五部分：我的疑問與發(fā)現(xiàn)

預(yù)習(xí)疑問：在預(yù)習(xí)過程中，你還有哪些不明白的地方？

（學(xué)生自由填寫，例如：懸浮和漂浮有什么區(qū)別？）

知識聯(lián)想：你能用今天預(yù)習(xí)的浮沉條件，解釋“煮餃子時，生餃子下沉，熟餃

子上浮”的原因嗎？（提示：考慮餃子體積和平均密度的變化）

答：生餃子密度大于水，所以下沉。煮熟過程中，餃子里空氣受熱膨脹，體積

變大，導(dǎo)致餃子的平均密度變小。當平均密度小于水的密度時，餃子就上浮

7^

【課堂總結(jié)】

物體浸在液體中的體積等于排開液體的體積

阿阿基米德靈感的啟小

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適用范圍：液體、氣體，②計算液

體的密度〃，浸入的體積V排

【課內(nèi)知識通關(guān)練】

1、小華將一個李子和一個香瓜放入水槽內(nèi)的水中，靜止后，發(fā)現(xiàn)李子沉到

水槽底部，香瓜漂浮在水面上，如圖所示。下列說法正確的是（）

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.若往水中加適量酒精香瓜可能懸浮

【答案】D

【詳解】AB.由題意可知，香瓜漂浮在水面上，李子沉在水底，由物體浮

沉條件可知，香瓜的密度小于水的密度，李子的密度大于水的密度，則香瓜的

密度小于李子的密度，故AR錯誤：

C.據(jù)圖可知，香瓜排開液體的體積大于李子排開液體的體積，液體的密

度相同，根據(jù)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

錯誤；

D.往水中加適量酒精，液體密度會變小，當剛好和香瓜的密度相等時，

香瓜會懸浮，故D正確。

故選D。

2、（多選題）如圖所示，將同一個雞蛋先后放入甲、乙兩杯鹽水中靜止后

的情形。判斷正確的是（）

A.甲杯中鹽水的密度大于乙杯中鹽水的密度

B.甲杯中鹽水的密度小于乙杯中鹽水的密度

C.雞蛋在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力

D.雞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

【詳解】AB.由圖可知，雞蛋在甲懸浮、乙漂浮，甲中鹽水密度等于雞蛋

的密度，乙中鹽水的密度大于雞蛋的密度，故甲中鹽水的密度小于乙中鹽水的

密度，故A錯誤，B正確；

CD.由圖可知，雞蛋在甲懸浮、乙漂浮，浮力都等于重力，故C錯誤，D

正確。

故選BDo

3、用鹽水浸種是篩選飽滿種子的措施之一。如圖所示，把待選種子放入鹽

水中，飽滿種子會沉在鹽水底部，不飽滿的種子會浮出液面。下列說法正確的

是（）

A.浮出液面的種子比沉在鹽水底部的種子受到的浮力大

B.浮出液面的種子比沉在鹽水底部的種子密度大

C.浮出液面的種子上浮過程中受到的壓強變大

D.沉在鹽水底部的種子密度比鹽水密度大

【答案】D

【詳解】A.沉在底部的飽滿種子，排開鹽水的體積等于自身的體積（因

為完全浸沒）；

浮出液面的不飽滿種子，排開鹽水的體積小于自身的體積（因為部分露出

液面）。

由于飽滿種子體積通常更大，且兩者都在同一鹽水中（密度相同），所以

沉在底部的種子排開液體的體積更大，根據(jù)阿基米德原理，沉在底部的種子受

到的浮力也更大。故A錯誤；

BD.根據(jù)物體的浮沉條件，浮出液面的種子密度小于鹽水密度；沉在鹽水

底部的種子密度大于鹽水密度。因此，浮出液面的種子密度比沉在鹽水底部的

種子密度小，故B錯誤，D正確；

C.液體內(nèi)部的壓強隨深度的增加而增大。浮出液面的種子上浮過程中，

其所處的深度減小，因此受到的壓強變小，故C錯誤。

故選D。

4、如下圖所示，“奮斗者”號在萬米深海處繼續(xù)下潛的過程中，不考慮海

水密度及潛水器體積的變化，以下說法正確的是（）

A.“奮斗者”號受到海水的浮力不變、壓強變大

B.“奮斗者”號受到海水的浮力不變、壓強不變

C.“奮斗者”號受到海水的浮力變大、壓強不變

D.“奮斗者”號受到海水的浮力變大、壓強變大

【答案】A

【詳解】在萬米深海處繼續(xù)下潛的過程中，據(jù)八?印液液gV抹和□=□液口力

知，"奮斗者”號排開水的體積不變，深度變大，故“奮斗者”號受到海水的浮力

不變，壓強變大，故A正確，BCD錯誤。故選A。

5、中國長征18號核潛艇引領(lǐng)中國核潛艇新高度°在進行戰(zhàn)備訓(xùn)練時.下列

說法正確的是（）

A.通過改變排開水的體積來實現(xiàn)上浮與下沉的

B.在水面下勻速下潛過程中，受到的浮力增大

C.從長江潛行進入東海時，需要往水倉內(nèi)注水

D.從長江潛行進入東海時，受到的浮力會變小

【詳解】潛水艇是通過改變臼身的重力來實現(xiàn)上浮與下沉的，故A說法錯

誤。在水面下勻速下潛過程中，受到的浮力不變，故B說法錯誤。從長江潛

行進入東海時，受到的浮力會增大，根據(jù)物體的浮沉條件，此時要增大潛艇

的重力，所以需要往水倉內(nèi)注水，故C說法正確。從長江潛行進入東海時，

受到的浮力會變大，故D說法錯誤。

6、如圖在木棒的一端纏繞一些銅絲做成自制密度計，將其先后放入裝有

甲、乙兩種不同液體的燒杯里，靜止后兩燒杯液面相平。下列有關(guān)說法正確的

是（）

甲乙

A.密度計在燒杯中所受的浮力/甲〈/乙B.液體的密度〃甲,p乙

C.燒杯底部所受液體的壓強〃甲二〃乙D.燒杯底部所受液體的壓力

尸甲〈尸乙

【答案】B

【詳解】AB.同一只密度計放在甲、乙液體中都漂浮，受到的浮力

%=F「G