浮力的应用

浮力的应用

目标认知

学习目标

1．知道物体浮沉条件，知道浮力的利用。

2．通过观察分析，了解轮船是怎样浮在水面上的，通过收集、交流关于浮力应用的资料，

了解浮力应用的社会价值。

学习重点

物体的浮沉条件，轮船的漂浮原理。

学习难点

浮沉条件的应用。

知识要点梳理

知识点一物体的浮沉条件

1．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。而物体的运动状态取决于受力情况，物体的浮沉就取决于所受的浮力与重力的关系。

当时，合力方向向上上浮

当时，合力为零悬浮

当时，合力方向向下下沉

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，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

浮

上浮在液体中向上运动向上运动

漂浮浮在液面上静止在液面上

悬悬浮停留在液体中任何

深度的地方

静止在液体中

沉

下沉在液体中向下运动向下运动

沉底停留在容器底部静止在容器底部

1、为探究物体的浮沉和有关因素的关系，小刚将一个鲜鸡蛋先放入一个装有大半

杯清水的玻璃杯中，鸡蛋沉入杯底，然后向杯中逐渐加盐，在此过程中，下列分析正确的是( )

A．鸡蛋所受浮力不变 B．鸡蛋所受重力变大

C．杯底所受的压强不变 D．鸡蛋可能会慢慢上浮

解析：在向杯中加盐的过程中，杯中液体的密度不断变大，由浮力公式知，鸡蛋所受的浮力不断变大，当浮力大于重力时，鸡蛋就会慢慢上浮，由液体内部压强公式知，杯底所受的压强也会不断变大，鸡蛋所受的重力与液体的密度无关，故重力不变。

答案：D

知识点二浮沉条件的应用

1．轮船

①轮船是采用“空心”法来增大体积从而增大浮力，使它浮于水面的，它们受到的浮力

等于船的总重。

②轮船浮力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验浮沉的，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”。

规律方法指导

1．基本概念：轮船的排水量，轮船满载时排开水的质量。

2．基本规律：

①物体的浮沉条件：

②物体漂浮特点：

3．基本原理：

①轮船的漂浮原理：利用浮沉条件，将钢铁做成空心的，增大浮力。

②潜水艇的浮沉原理：通过改变自重来实现上浮下沉。

③气球和飞艇的升空和落地原理靠改变自身体积，从而改变浮力来实现升空和落地。

经典例题透析

一、基础例题

1、把重5N、体积为的物体投入水中。若不计水的阻力、当物体静止时，下列说法中正确的是

A．物体漂浮B．物体漂浮

C．物体悬浮D．物体沉底

解析：

把物体投入水中，浸没时所受浮力为

，物体的重力，

，物体沉底，受到的浮力为4N。

答案：（D）

总结升华：比较物重和浮力大小，确定运动状态，关键是先假设。

举一反三

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

解析：物体浸没在水中，排开液体的体积不变，当向水中添加物质时，液体密度变化，加盐时液体密度变大，由知变大。当时，鸡蛋上浮。而加水、

酒精、食用油都使液体密度变小，浮力变小，，不会浮起来。

答案：（A）

2、在远洋轮船的船舷上都漆着五条“吃水线”又称“载重线”，如图所示，其中标有W的是北大西洋载重线，标有S的是印度洋载重线。当

船从北大西洋驶向印度洋时，轮船受到的浮力变化以及北大

西洋与印度洋的海水密度和的关系有（）

A．浮力增大

B．浮力减小

C．浮力不变

D．浮力不变

解析：轮船在北大西洋和印度洋中均漂浮在水面上，满足，轮船重力不变，从北大西洋驶向印度洋所受浮力相等。由图可知，北大西洋载重线W在印度洋载重S下方，即轮船在北大西洋中排开水的体积小于在印度洋中排开水的体积。由公式

，，得。

答案：（C）

总结升华：解此题关键是从选项中知需要比较船在两种液体中浮力和密度大小。两种情

况都漂浮，都等于船重，故浮力不变。根据知，大的小，，