理清思路 掌握方法 突破浮力計算

浮力的計算是初中物理教學中的一個重點，同時又是初中物理學習過程中的一個難點。由于浮力的計算所涉及的物理知識面廣、知識點多、問題情景復雜等因素，從而造成學生在學習的過程中分析問題的思路模糊，找不出所要求的物理量與已知物理量之間的關系。為此，要突破浮力計算這一難關，我們必須理清解題的思路，掌握一些解題的技巧和方法。

1 理清分析思路是解決浮力計算的關鍵。

浮力計算題雖然所涉及的物理問題的情景變化多，但只要理清分析問題的思路，那么，解決浮力計算的問題就并不復雜。其分析思路為：首先是認真審題，確定出研究物體。然后根據物體的浮沉條件或者物體密度與液體密度的大小關系，判斷出研究物體的狀態。如果物體處于漂浮(或懸浮)狀態，則物體所受的重力和浮力大小相等；如果物體不是處于漂浮(或懸浮)狀態，就對研究物體進行受力分析，并根據二力平衡條件列出力的平衡方程。最后利用重力、阿基米德原理、密度等知識進行解答。

說明 該題是屬于已知物體所處的狀態題，其思路是根據物體的浮沉條件求物體的密度。

例2 有一體積為1dm3的鐵塊掛在彈簧測力計下，將它浸沒在水中，靜止后彈簧測力計的示數是多少？若將它浸沒在某種液體中，彈簧測力計的示數為71N，求：該液體的密度。(ρ鐵=7.9×103kg/m3、g取10N/kg)

2 掌握解題方法是突破浮力計算的關鍵

在浮力計算題中，由于題目的條件、問題、情景等因素的變化，使學生找不到解決問題的切入點，在解決相關的問題時束手無策。因此，掌握一些解決問題的方法、技巧，有助于突破浮力計算。

2.1 假設法：在解題過程中，經常會遇到研究物體的狀態不能確定，在這種情況下可以采取假設的方法來分析。

例3 將一個重為0.5N、體積為100cm3的鋁球放入水中，靜止時它受到的浮力是多少？(g取10N/kg)

分析 由于鋁球放入水中后，它所處的狀態從題目中無法直接判斷，因此，在解題時可以假設鋁球浸沒在水中，計算鋁球所受浮力的大小，然后根據物體的浮沉條件解答。

鋁球浸沒在水中受到的浮力為：

F浮=ρ水gV排水

=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1N > G

鋁球靜止時處于漂浮狀態，所受浮力為：

F浮=1N

說明 此題還可以根據物體的密度與液體的密度大小判斷物體的狀態來解答。

2.2 整體法：在分析物理問題時，可以將兩個或多個相連的獨立體結合在一起，作為一個整體分析，這樣不僅可以使思路更清晰，而且計算過程也得到簡化。

例4 有一木塊浮在水面上，靜止時浸入水中的體積為總體積的35 ，如果要使木塊剛好全部浸入水中，可在木塊的上面放一物體A，或在木塊的下面掛一物體B，如圖2所示。物體A、B的密度均為ρ，求：(1)木塊的密度。(2)物體A、B的體積之比。

分析 (1)設木塊的體積為V木，由物體漂浮條件有：

(2)在分析該題時，可以將木塊和物體視為一個整體，即當木塊上放時將它們視為漂浮物體；當木塊下掛時，將它們視為懸浮物體。由物體漂(或懸)浮條件有：

G木+ρg VA=ρ水gV木①

G木+ρg VB=ρ水g(V木+VB)②

聯立①、②解得VAVB=ρ-ρ水ρ

說明 該題將將相聯的兩個物體看作一個整體，實質是將兩個物體的相互作用力忽略，不作分析，而只對作用在整個物體上的外力進行了分析。

1.3 列舉法：在浮力的解題過程中，由于題目所給的條件不確定，常常會出現有幾種可能的情況存在。此時，應采取列舉法將所有可能出現的情況進行一一列舉，然后逐一分析論證，最后歸納得出結論。

例5 質量相等的兩實心球A、B，它們的密度之比為ρA：ρB=2：3。若將它們分別放入水中，靜止時它們所受的浮力之比為：FA：FB=6：5，求：實心球A 、B的密度。

分析 該題仍然是物體的浮沉情況不確定，為此，我們可將它們可能出現的情況通過列舉的方式逐一進行分析解答。

(1)假設球A、B均浸沒在水中時，由F浮= ρ水gV排有：

FA：FB=VA：VB=3：2與FA：FB =6：5矛盾，故此種情況不可能存在。

(2)假設球A、B均漂浮在水面上，由物體浮沉條件有：

FA：FB=GA：GB=1：1與FA：FB =6：5矛盾，故此種情況不可能存在。

由(1)、(2)兩種情況可知：球A、B一個漂浮在水面上，一個浸沒在水中。

根據題意ρA：ρB=2：3有A球漂浮，B球浸沒。

(3)假設B球懸浮在水中，則FA：FB=GA：GB=1：1與FA：FB =6：5矛盾，故B球下沉。

設A球排開水的體積為VA排，由F浮= ρ水gV排有：

VA排VB=FAFB=65

即VA排=65VB

又VA：VB=ρA：ρB=2：3

即VA=23VB

VA排=65 VB=65×23VA=45VA

由物體的浮沉條件有：ρ水GVA排=ρAg VA

說明 本題采取列舉法來確定物體的狀態，通過分析論證對列舉中不合理的假設排除，從而找到解決問題的突破口。

以上只對解答浮力計算題的思路和方法作了簡單的分析，有關浮力問題的解題方法還有很多，如控制變量法、極端法、分離法、虛擬法等，希望同學們在學習的過程不斷的總結。 總之，在分析和解答浮力計算題時，應對題目所給的條件和物理情景進行認真分析，找準解題的切入點，運用恰當的方法對問題進行分析解答。

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