浮力计算题解决方法及思考分析

甘肃省华亭县职教中心(744100)

马兴忠●



浮力计算题解决方法及思考分析

甘肃省华亭县职教中心(744100)

马兴忠●

初中物理浮力部分在力学中占有重要地位，而浮力计算是浮力部分的重点和难点，也是中考必考的重点内容，总结浮力计算题的解题方法，教会学生如何正确思考，综合运用各种方法解题，更好地服务于教学，这是非常必要的.

解题方法;思考分析

初中物理浮力部分在力学中占有重要地位，而浮力计算是浮力部分的重点和难点，也是中考必考的重点内容，它牵扯到重力、浮力、弹簧测力计示数三者的关系，还需综合应用阿基米德原理、物体浮沉条件解决与浮力有关的问题，为此，及时总结解决方法，思考解题思路，灵活运用方法解题，才能达到事半功倍的效果.下面就自己在教学中总结的一些解题方法，写出来与大家共同探究.

一、 压力差法

知道物体浸没在液体里上下表面压力或知道物体上下表面距离液面的深度及上下表面的表面积，可利用F浮=F上-F下计算浮力.这个公式主要用于阐明浮力产生的原因、推导阿基米德原理的计算公式、或进行简单填空、选择计算.

1.推导公式

如图1，边长为a的正方体浸入水中，上表面距液面h1米，下表面距液面h2米，求物体所受浮力.

思考 正方体六个面全部浸没在液体中，前后两面处于同一深度，左右面处于同一深度，故前后两面与左右两面所受压力相等，相互抵消，只有上下两面所处深度不同，上表面深度小，压强小，下表面深度大，压强大，根据F=PS=ρghs存在压力差，这个压力差就是浮力，故：F浮=F上-F下=ρgh2a2-ρgh1a2=ρg(h2-h1)a2=ρga3=ρgV排.

2．直接应用

某一正方体，浸没在水中某一深度处，受到的浮力是25N，物体上表面受到水向下的压力是19.8N，则下表面受到水向上的压力是 ____ N；若物体下表面受到的压力增大，则这物体受到的浮力将____(填“增大”、“减小”或“不变”)

解 由F浮=F向上-F向下, 得F向上=F浮+F向下=25N+19.8N=44.8N, 物体未露出液面时，浮力不变.

二、称重法：(F浮=G物-F拉)

知道物体在空气中弹簧秤的读数和液体中弹簧秤的读数，可利用此公式计算.

例 小木块在空气中称时，弹簧测力计读数是3.8N，在水中时弹簧测力计读数是2.9N，则小木块在水中受到的浮力是多少N？根据F浮=G物-F拉=3.8N-2.9N=0.9N.

可直接计算出浮力.

三、原理法

根据F浮=G排=ρ液gV排只要知道液体密度ρ液和V排就能计算出物体所受的浮力.

例 体积为500cm3的物体，有2/5的体积浸在水中，它受到的浮力为多少N；若把它全部浸没在煤油中，受到的浮力为多少N？(ρ煤油=0.8×103kg/m3，g取10N/kg)

四、平衡法：F浮=G物

a．当物体在液体中处于漂浮或悬浮时，所受浮力等于物体的重力，即 F浮=G物

b.物体在液体中下沉到底部时，所受浮力等于物体的重力与所受支持力之差，即 F浮=G-F支

例 有一体积是0.5cm3的木块，投入水中稳定时受到的浮力是多少？(ρ木=0.6×103kg/m3、g取10N/kg)

思路分析 明确条件与问题，特别是问题：求木块稳定时受到的浮力

思考：在什么情况下物体处于稳定状态？不稳定状态下木块停留的位置？

思考后明确：木块稳定时停留在何处，是由其所受的重力和浮力决定的.若G≥F浮最大则木块将稳定在水面下或露出水面；若GG,∴木块浸没在水中将上浮，直至稳定在水面上，属于漂浮状态，木块漂浮在水面上时，F浮′=G=3N

方法(2)利用ρ木<ρ水，直接确定为漂浮状态，根据F浮=G物计算浮力.

五、综合法

综合法就是综合运用上述四种方法中的其中几种方法来解答较为复杂的浮力问题计算题，只要认真分析，灵活应用，就能使问题迎刃而解.

例 如图2所示，重0.9N的物体浮在液面上时，露出水面的体积为25cm3，若对该物地体施加0.3N的竖直向下的力时，该物体刚好全部浸入水中，求：(1)液体的密度;(2)物体的密度.

思考分析 物体浮在水面上时，物体所受浮力等于重力.(1)F浮=G=G排1=ρ液gV排1=ρ液gV浸.物体全部压入液体时，物体受到向下的压力F和重力G的合力等于物体受到向上的浮力F浮2.(2) F浮2=F压+G=G排2=ρ液gV排2=ρ液gV物.

由(1)、(2)式可以看出物体增大的浮力F′等于向下的压力.(3)F′=G排′=ρ液gV露.由(3)式可直接求出液体密度，由(2)式可求出物体的体积，从而求出物体的密度.物体重G=0.9N, V露=25cm3=2.5×10-5m3.压力F′=0.3N代入(3)式可求ρ液解答：F′=F浮′=G排′=ρ液gV露,即0.3N=ρ液×10N/kg×2.5×10-5m3得ρ液=1.2×103kg/m3.

物体全没入时，向下的压力和重力之和等于物体向上的浮力 F+G=F浮=G排=ρ液gV排,即0.3N+0.9N=1.2×103kg/m3×10N/kg×V排,得V物=V排=10-4m3,ρ物=m物/V物=G/(V物g)=0.9N/(10N/kg×10-4m3)=0.9×103kg/m3.

从上述解答及分析看，浮力问题千变万化，但万变不离其踪，只要学生能按照上述方法认真审题，细心分析，就能攻克浮力计算这个难关.

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1008-0333(2016)23-0055-01