力和狀態(tài)分析是解決“浮力”題的鑰匙

在初中力學(xué)學(xué)習(xí)中，不少同學(xué)遇到浮力問題時(shí)往往不知從何下手；或者抱住“阿基米德原理”不放，生搬硬套，錯(cuò)誤百出。其實(shí)在實(shí)際情況中，一個(gè)物體會(huì)受到多個(gè)力的作用，浮力不過是其中之一。而浮力問題一般會(huì)涉及物體重力、彈簧測力計(jì)拉力等其它力，若著手點(diǎn)放在一個(gè)力--浮力的規(guī)律即“阿基米德原理”上，難免以偏概全，一葉障目。而且阿基米德原理F_浮＝ρ_液gV_排只是浮力大小的規(guī)律，類似于重力G＝mg的作用。因此在學(xué)習(xí)中應(yīng)首先考慮力（這個(gè)力是指物體所受的所有力）和狀態(tài)的分析，再結(jié)合“阿基米德原理”。這樣，問題通常會(huì)迎刃而解，也能大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)的能力。

下面通過幾道典型例題來說明問題：

例1 有一只碗，當(dāng)它漂浮在水面上時(shí)所受浮力為F₁；當(dāng)把它按入水中，它會(huì)沉在水底，此時(shí)碗所受浮力為F₂，如圖1所示。則( )

A.F₁2。

B.F₁＝F₂。

C.F₁>F₂。

分析 兩種情況下，碗的狀態(tài)分別為漂浮和沉底，受力情況對(duì)應(yīng)為F₁＝G和F₂排大小的困境。

例2 如圖2a所示，木塊上壓一實(shí)心鐵球漂浮在水面上。若將鐵球丟入水中，如圖2b所示；或用細(xì)線將鐵球拴在木塊底部并放入中，如圖2c所示。則三種情況下，杯中液面最低的是_____。

分析 三種情況下，根據(jù)木塊和鐵球的狀態(tài)得到兩者的浮力之和與重力之和的關(guān)系：a圖中F_浮a＝G，b圖中F_浮b浮c＝G。其中F_浮b最小，由阿基米德原理得到b中排開液體的體積最小。所以圖b液面最低。

如果將解題順序顛倒過來，先比較V_排，則根本無從下手。

例3 一實(shí)心冰塊漂浮在水面上，當(dāng)其完全融化后，液面會(huì)_______。(填“上升”、“下降”或“不變”)

分析 漂浮狀態(tài)的冰受力情況為：G_冰＝F_浮。再由阿基米德原理：F_浮＝G_排以及冰和化成的水的質(zhì)量關(guān)系：G_水＝G_冰，得到G_水＝G_排，即V_水＝V_排(化成的水的體積等于冰排開水的體積)，如圖3所示。所以答案為“不變”。

例4 有質(zhì)量相等的甲、乙兩個(gè)實(shí)心小球，它們的密度大小分別為6×10³kg/m³和3×10³kg/m³。若將兩球分別掛在彈簧秤上并浸沒在水中，如圖4所示，則彈簧秤示數(shù)之比為F_甲∶F_乙＝________。

分析 甲、乙兩球現(xiàn)處于靜止?fàn)顟B(tài)，各自受力情況為G_甲＝F_浮甲+F_甲，G_乙＝F_浮乙+F_乙。

再結(jié)合阿基米德原理F_浮＝ρ_液gV和常用的G＝ρ物gV并整理可得：

(ρ_甲－ρ_水)gV_甲＝F_甲， ①

(ρ_乙－ρ_水)gV_乙＝F_乙。 ②

由質(zhì)量和密度關(guān)系可知:V_甲＝V_乙/2，所以將①÷②，得F_甲∶F_乙＝5∶4。

通過以上例題可以看出，解決力學(xué)問題的著手點(diǎn)在于力和狀態(tài)的分析。希望大家對(duì)此有較大的突破。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。”