學習《浮力》知識方法概述

【摘 要】浮力是力學的重要內容，是前面幾章知識的綜合應用，也是學習研究物理問題方法的進一步提高。初中物理浮力部分內容中，浮力計算既是重點，也是難點。在歷年升學考試中分值占一定比例。很多考生由于解題思路不清，對這部分題型感到束手無策，在考試中容易失分。如能正確解答浮力計算，有利于培養學生抽象思維能力、創造性能力、動手動腦能力和綜合應用知識的能力。

【關鍵詞】浮力 初中物理 應用知識

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2013.12.160

一、正確理解浮力中的有關概念

關于浮力內容中的基本概念，能夠正確理解，是解浮力計算題的關鍵。如浮力的定義、浮力的方向以及浮力產生的原因，物體在液體中上浮、下沉、懸浮或在液面上漂浮等。

二、掌握物體在液體中的浮沉條件

當F浮>G物（ρ物<ρ液）時，物體上浮，靜止時物體漂浮在液面上，這時F浮=G物。

當F浮=G物（ρ物=ρ液）時，物體懸浮。

當F浮ρ液）時，物體下沉，靜止時物體沉底，這時F浮=G物-N支持力。

物體在液體中懸浮或漂浮在液面上時，二力平衡。

例題：如圖1一玻璃杯中裝有適量的水，水面上漂浮著一塊不含雜質的冰塊，問：當冰塊完全熔化成水時玻璃杯中的水面將如何變化？如圖2、圖3所示，若冰塊中含有雜質呢？

圖1 圖2 圖3

這是一個典型的物體漂浮條件下的浮力問題，解決這類問題首先要弄清楚漂浮的條件，即F浮=G物，然后根據等量關系進行分析，最終得出結論。此題中要判斷玻璃杯中水面的變化，就要弄清冰塊完全熔化前和冰塊完全熔化后總體積有何變化？

首先我們來分析冰塊完全熔化前的總體積：

由于冰塊是漂浮在水面上，我們可以得出：

F浮=G冰，從而可知V冰排=G冰/ρ水g=m冰/ρ水

即：V總=V冰排+V水=m冰/ρ水+V水

當冰塊完全熔化后：V總'=V水'+V水=m冰/ρ水+V水

由上分析可知V總=V總'

所以當水面上的冰塊完全熔化后水面保持不變。

1.當冰塊中含有雜質時，分析方法一樣，只不過此時要對雜質進行分類處理。

如圖2所示，冰塊中所含雜質的密度小于水的密度時：（設冰塊中所含雜質為木塊ρ木<ρ水）首先我們來分析冰塊完全熔化前的總體積：

由于冰塊未完全熔化前冰塊與木塊是漂浮在水面上，我們可以得出

F浮=G冰+G木，從而可知V冰排=G冰+G木/ρ水g=m冰+m木/ρ水=m冰/ρ水+m木/ρ水

即：V總=V冰排+V水=m冰/ρ水+m木/ρ水+V水

當冰完全熔化后，冰與木塊分成了兩部分：水和木塊，而由于木塊的密度小于水的密度，所以當冰塊完全熔化后，木塊漂浮在水面上。

故F木浮=G木→V木排=G木/ρ水g=m木/ρ水

V總'=V水'+V木排+V水=m冰/ρ水+m木/ρ水+V水

由上分析可知V總=V總'

所以當水面上的含木塊的冰塊完全熔化后水面保持不變。

2.如圖3所示，冰塊中所含雜質的密度大于水的密度時：（設冰塊中所含雜質為小砂石ρ砂石>ρ水）首先我們來分析冰塊完全熔化前的總體積：

由于冰塊未完全熔化前冰塊與小砂石是漂浮在水面上，我們可以得出

F浮=G冰+G砂石，從而可知V冰排=G冰+G砂石/ρ水g=m冰+m砂石/ρ水=m冰/ρ水+m砂石/ρ水

即：V總=V冰排+V水=m冰/ρ水+m砂石/ρ水+V水

當冰完全熔化后，冰與砂石分成了兩部分：水和砂石，而由于砂石的密度大于水的密度，所以當冰塊完全熔化后，小砂石在水中下沉。

故F砂石浮

V總'=V水'+V砂石排+V水=m冰/ρ水+m砂石/ρ砂石+V水

∵ρ砂石>ρ水

∴m砂石/ρ砂石

故：V總

三、正確理解阿基米德原理

正確理解阿基米德原理是計算浮力的關鍵。

在公式“F浮=G排=m排g=ρ液gV排”中，G排表示被物體排開液體的重力，m排表示被物體排開液體的質量，ρ液表示液體的密度，V排表示被物體排開液體的體積。

當物體全部浸入液體中時，V排=V物；當物體部分浸入液體中時，V排

浮力的大小只與液體的密度、排開液體的體積有關，而與其他因素無關。阿基米德原理適用于所有液體和氣體中。

四、浮力計算的常用方法

（1）彈簧秤法（F浮=G物-F讀）

此方法僅適用于用彈簧秤在液體中稱物體重力時受到的浮力。

例1一個金屬塊掛在彈簧測力計上，在空氣中稱讀數為27N，把它浸沒在水中稱測力計讀數為17N，此金屬塊受到的浮力是多少？（g=10N/kg）

分析：金屬塊浸沒在水中稱，彈簧測力計的示數比在空氣中稱時示數變小，這是因為金屬塊受到了水的向上浮力作用，所以F浮=G-F=27N-17N=10N

（2）平衡法（F浮=G物）

此方法僅適用于物體一部分浸沒在液體中處于漂浮狀態，或完全浸沒在液體中處于懸浮狀態時，可根據“F浮=G物”求浮力。

例2將質量為800g的銅塊（體積為2dm3）放入水中靜止時其所受浮力是多少？

分析：此題沒有明確銅塊是實心還是空心，所以銅塊放入水中的狀態不能確定。但我們可以求銅塊密度：

ρ銅=m/V=0.8kg/2×10-3m3=0.4×103kg/m3

因為ρ銅<ρ水，所以銅塊放入水中處于漂浮狀態，即F浮=G銅