巧解初中物理液面升降问题

文小玲

在初中物理教学中，有一类令学生头疼的关于液面升降的问题，这种问题一般只是对液面的升降作定性的判断而不作定量的计算，很多学生遇到这种问题，都会简单地求助于浮力公式，没有一个解决这类问题的有效方法，往往会陷入计算找不到具体的物理数据，从而无从下手的尴尬境地，如何教学生用一种简单而实用的方法并把这一类型问题的分析方法进行模式化固定下来，从而把问题简单化，下面我就谈谈自己在教学中的几点做法：

例1.装在烧杯中的水面上漂浮着一块冰，当冰融化后，请问水面是上升、下降，还是不变？

初看这个题目，学生会认为，冰块熔化后，水增多了，所以液面升高。其实不然，我在教学中从日常生活经验讲起，一盆水中放置一木块，用力把木块压向水中，水面上升，松开手以后，木块上升，液面下降，由这个生活经验结合浮力的相关知识引申开来。把木块压入水中，木块排开水的体积变大，液面上升，那我们就可以把液面的上升和物体排开液体的体积变大联系起来；反之，物体排开液体的体积变小，液面就下降，物体排开液体体积不变，液面就不变。在同种液体中，浮力的大小是随着排开液体的体积增大而增大的，这样我们就可以以排开液体的体积为纽带建立浮力和液面升降之间的关系：

1.F浮增大←V排增大→液面上升

2.F浮减小←V排减小→液面下降

3.F浮不变←V排不变→液面不变

由此，我们可以直接把液面的升降和浮力的变化关系联系起来，并且两者的变化趋势是一致的，从而把判断液面的变化转移为判断浮力大小的变化，也就是：

1.F浮增大→液面上升

2.F浮减小→液面下降

3.F浮不變→液面不变

现在我们来分析例1：

1.当冰块漂浮于水中时，根据物体漂浮的条件可知：冰块受到的浮力，F浮=G冰——①

2.当冰块融化后，应该把冰块融化的水和外界的水独立出来，由于冰块融化的水和外边的水密度相同，则冰块融化的水相当于悬浮于水中有冰块，所以此时冰块融化的水受到的浮力等于这部分水的重力：F浮=G水——②

3.比较上面①②两个等式右边，由于冰融化的水的重力等于冰的重力，即G水=G冰，所以F浮=：F浮，也就是说浮力大小没变，所以液面不变。

有了上边的方法，我们可以把这种方法进一步推广，举例说明：

例2.一冰块中包含有一小块铁块，漂浮于水面，当冰块融化以后，试判断液面如何变化？

解析：冰块融化前，由于冰块和铁块整体漂浮于水面，所以：

F浮=G冰+G铁——①

当冰块融化后把冰块融化的水独立出来，则：

F浮=F浮水+F浮铁——②

比较上面两式右边，由例1可知，F浮水=G冰，由于冰块融化

以后铁块沉入水中，则F浮铁

F浮

冰块里面包含泡沫，小木块，石块等都可以用同样的方法分析。

例3.湖面上漂浮着一艘船，一位潜水运动员从水下搬了一块石头上船，请问湖面水位如何变化？

解析：当石头在水面下的时候，船和石块受到的总浮力：F浮=F浮+F浮——①

当石块搬上船时，石块和船整体处于漂浮状态，船和石块受到的总浮力：F浮=G船+G石——②

比较上面①②两式右边，由于船没有装石头时，船处于漂浮状态，所以F浮=G船当石头在水面下的时候，石块下沉，则G石>F浮石，所以G船+G石>F浮+F浮，即F浮>F浮，也就是说，石头搬上船以后，总的浮力变大了，液面就上升。反之，如果把船上的石头往湖水中抛去，液面就下降。由此题可以进一步的推广，向湖中抛（打捞）木块，泡沫，铁块等等，分析方法是一样的。

（作者单位 重庆市巴南区实验中学）