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一、实验目的
通过受力分析与真实运动模拟，理解物体的浮沉由 重力 G 与 浮力 F浮 的大小关系（即密度 ρ物 与 ρ液 的关系）决定；并认识轮船、潜水艇、密度计等浮沉条件的应用。
二、实验原理
- 浸没在液体中的物体受重力 G（向下）与浮力 F浮=ρ液gV排（向上）。
- 比较二者：F浮 > G → 上浮（最终漂浮，F浮=G）；F浮 = G → 悬浮；F浮 < G → 下沉。
- 用密度表述：ρ物 < ρ液 上浮/漂浮，ρ物 = ρ液 悬浮，ρ物 > ρ液 下沉。
- 应用：轮船靠空心增大 V排 漂浮；潜水艇靠改变自身重力（水舱进/排水）实现沉浮；密度计靠漂浮时 F浮=G 恒，浸入越深液体密度越小。
浮沉判据：F浮 与 G 的大小 | 应用：F浮=ρ液gV排、漂浮时 F浮=G
三、实验器材（模拟）
透明玻璃水槽、真实质感的可更换密度物体（木块 / 蜡块 / 铝块 / 铁块）、盐水、实心钢锭与空心轮船模型、带水舱的潜水艇模型、细长玻璃密度计、细高量筒。
四、互动模拟（四个演示）
💡 拖动物体放到水中任意深度后松手：系统按 G 与 F浮 的真实受力让它下沉 / 悬浮 / 上浮 / 漂浮。物体在水下会冒气泡、水面会波动。改变物体或液体密度观察状态变化。蓝色虚线小箭头示意浮力来自上下表面的压力差。
重力 G（向下）
浮力 F浮（向上）
压力差（F浮来源）
ρ物 = 1.0 g/cm³
ρ液 = 1.0 g/cm³
重力 G = — N
浮力 F浮 = — N
状态 = —
💡 同一块钢（ρ≈7.9），实心时密度远大于水 → 沉底；把它做成空心轮船增大排开体积 V排，使 F浮=G → 漂浮。轮船模式下拖动"载货"滑块，红吃水线随载重下沉，F浮=G 始终漂浮；超载则沉没。
自重 G = — N
浮力 F浮 = — N
排开体积 V排 = — cm³
状态 = —
💡 潜水艇体积不变（F浮 不变），靠水舱进水（增重）下沉、排水（减重）上浮。拖动"水舱水量"滑块，可见艇内水舱水位升降，看它沉 / 悬 / 浮。下潜上浮时艇身姿态自然变化。
0%
自重 G = — N
浮力 F浮 = — N
水舱水重 = — N
状态 = —
💡 密度计始终漂浮（F浮=G 恒定）。液体密度越大，它浸入越浅（漂得越高）。玻璃管壁与下部配重清晰可见，刻度上小下大、不均匀。切换液体看它真实上下平衡。
液体密度 ρ = 1.0 g/cm³
密度计重 G = 0.50 N
浸入比例 = —
浸入越深→密度越—
五、探究结论
- 浮沉条件：F浮 > G（ρ物<ρ液）上浮至漂浮；F浮 = G（ρ物=ρ液）悬浮；F浮 < G（ρ物>ρ液）下沉。
- 轮船：钢铁密度虽大于水，做成空心增大 V排，使 F浮=G 而漂浮；排开的水重等于船和货的总重。
- 潜水艇：体积不变、F浮 不变，靠水舱进/排水改变自身重力实现下沉、悬浮、上浮。
- 密度计：漂浮时 F浮=G 恒定，浸入体积 V排=G/(ρ液g)，液体密度越小浸入越深；刻度上小下大。
六、注意事项
- 判断浮沉要先明确物体是实心还是空心、是完全浸没还是部分浸入（漂浮时 V排<V物）。
- 悬浮要求 ρ物=ρ液 且完全浸没；漂浮是上浮的终结状态（部分浸入，F浮=G）。
- 轮船"增大 V排"是指增大排开液体的体积，不是增大自身材料体积。
- 密度计刻度均匀吗？由 V排∝1/ρ 可知浸入深度与密度不成正比，故刻度不均匀、上疏下密。