物体的浮沉条件及应用

八年级下册 · 第十章 浮力 §10.3(人教版 2024 新版)

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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

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。

吃水线
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

六、注意事项