第 7 章 第 3 节 浮沉的条件及应用

人类日益关注深海资源的开发与利用。1986年，我国第一艘载人潜水器研制成功；2020 年 11 月，“奋斗者号”（图 7–3–1）全海深载人潜水器坐底马里亚纳海沟。从百米浅海到万米深海，我国的载人深潜事业先后突破了多项核心技术，海洋探测能力和研究水平得到稳步提升。“奋斗者号”是如何在水中实现浮潜的呢？

物体的浮沉条件是什么？

虽然液体或气体对浸入其中的物体有浮力的作用，但令人困惑的是，数万吨的航空母舰可以浮于水面自由航行，而一颗仅几十克的石子却沉入了水底。

决定物体在液体或气体中浮沉的条件是物体受到的重力与浮力之间的大小关系（图 7–3–2）。

挤压矿泉水瓶，水进入小玻璃瓶，浮沉子下沉；松手后，水排出小玻璃瓶，浮沉子上浮。

潜水艇的浮潜原理与浮沉子类似。图 7–3–4 是潜水艇的横截面示意图，潜水艇的内舱与外壳之间有一个水舱，水舱通过阀门与外界相连。阀门打开，海水进入水舱，潜水艇所受重力增大，当重力大小大于浮力大

小时，潜水艇下沉；用压缩空气把水舱内的水排出，潜水艇所受重力减小，当重力大小小于浮力大小时，潜水艇上浮。潜水艇通过这个方法改变自身所受的重力，实现在水中的浮潜。

载人潜水器“奋斗者号”（图 7–3–1）配有 4 块压载铁，总质量约 2 t。入水时，由于重力大小大于浮力大小，“奋斗者号”下沉。当“奋斗者号”完成作业时，它会释放压载铁开始上浮。万一“奋斗者号”失去动力，压载铁会自动脱离，使“奋斗者号”上浮以避免危险。

热气球和飞艇等在空气中也会受到很大的浮力。热气球内由燃烧器加热的空气和飞艇中充的氦气的密度都比外面空气的密度小，内外气体的密度差导致浮力大小大于重力大小而使热气球和飞艇得以升空。

从独木舟到潜水器，从热气球到飞艇，浮沉条件的研究和应用使人类能自由地欣赏深海与天空的奇观，并探索其中的奥秘。