浅论初中物理中的浮力计算

潘尚军

浮力计算在初中物理中是一个让学生头疼的问题，很多学生不知道怎么去学习，见到浮力的问题往往一片茫然，甚至谈“浮”色变。对教师而言，浮力计算在教学上既是一个重点也是一个难点，因为浮力内容庞杂，往往也觉得不好去教。

笔者认为：解决浮力计算要搞清楚两个问题。

第一，什么是浮力计算？不能认为求浮力大小的计算题才是浮力计算。这样认识就非常片面，一旦题目中求的是液体的密度、物体的密度、物体的体积、物体浸入的深度等，就束手无策了。

浮力计算应该是与浮力有关的各种计算，它应用到浮力的定义、计算公式以及各种分析方法。所求的不一定是浮力，所用的公式也不仅仅局限于浮力。

第二，怎么去计算？一定要注意归纳和总结，不能抄几道例题给学生就完事。

笔者总结浮力计算主要有5种方法，列表如下：

在接触一道计算题后首先判断一下这一题是不是浮力计算，然后要分析题目中是否出現了与上述5种求法所对应的使用条件。使用相应的公式就可以迎刃而解了。

下面通过具体例题来说明：

例1 一物体在空气中称时弹簧测力计的示数是392N，浸没在水中时弹簧测力计的示数是342N.则物体受到的浮力是多大？

分析：因为在题中出现了弹簧秤，所以本题可使用称重法。

解：F浮=G-F′=392-342=50（N）

答：物体受到的浮力是50N。

例2 将重为2.5N的物体放入盛满水的溢杯中，从杯中溢出50g的水，则物体受到的浮力是多大？g=10N/kg。

分析：本题中出现了溢杯，使用排液法的可能性很大。告诉你物体的重力其实只是一个诱饵条件，用不上。

解：F浮=G排液=mg=0.05×10=0.5N。

答：物体受到的浮力是0.5N。

例3 一块体积为10cm3的金属块，浸没在酒精中受到的浮力是多大？已知酒精的密度是水的0.8倍。g=10N/kg。

分析：本题中告知了酒精的密度ρ液，又告诉了金属块的体积，当金属块浸没时V物=V排，所以等于告诉了V排，所以考虑用阿基米德公式法。

解：F浮=ρ液gv排=0.8×1.0×103×10×10-5=0.08（N）

答：金属块受到的浮力是0.08（N）。

例4 将一块木头投入水中（ρ木=0.6g/cm3），木头质量为2kg，则木头所受的浮力是多大？g=10N/kg。

分析：因为木头的密度小于水，所以木头会漂浮。所以考虑使用替代法。

解：因为木块漂浮，所以F浮=G木=m木g=2×10=20（N）

答：木头所受的浮力是20（N）。

例5 一个截面积为10cm2的圆柱体，竖直浸没在某种液体中，若其上表面所受压强为1×104Pa，下上表面所受压强为3×104Pa，则此圆柱体所受的浮力是多大？g=10N/kg。

分析：此题中是圆柱体，属于规则外形物体，又告知了上下表面所受压强，所以可考虑使用压力差法。

解：F浮=F向上-F向下=P向上·S-P向下·S

=3×104×10×10-4-1×104×10*10-4

=20（N）

答：圆柱体所受的浮力是20（N）。

以上5题都是只用了1种浮力的解法，而且求的也是浮力。是不是所有的浮力计算都是这样呢？

我们来看下面几题：

例6 有一个木球放入水中，浸入部分的体积是总体积的3/5，求ρ木。

分析：从表面看求的是密度，其本质却是浮力计算。因为木球漂浮，所以要用到替代法。因为提到ρ液（水的密度）和v排。所以会使用阿基米德公式法。

解：因为木球漂浮，F浮=G木=m木g=ρ木V木g……①

又F浮=ρ水gv排=ρ水g×3/5v木………②

解方程组可得ρ木=3/5ρ水=0.6g/cm3。

答：ρ木=0.6g/cm3。

例7 质量为84g的铜球浸没在密度为1.2×103kg/m3盐水中，弹簧测力计称得读数为0.72N，则铜球的体积是多少？

分析：从表面看是求铜球的体积，其本质仍然是浮力计算。因为题中有弹簧秤，所以会用到称重法。因为提到ρ液（盐水的密度）和v排，所以会使用阿基米德公式法。

解：F浮=G-F′=mg-F′=0.084×10-0.72=0.12（N）

又F浮=ρ液gv排=1.2×103×10×v排

所以0.12=1.2×103×10×v排，解得v排=1×10-5m3

因为铜球浸没，所以V球=v排=1×10-5m3

答：V球=1×10-5m3

从这两题我们发现，复杂的浮力计算往往会同时用到2种或2种以上的浮力求法，但只要牢牢把握浮力计算的5种求法及其使用条件，这些题目也就会迎刃而解。

（作者单位：安徽省芜湖市繁昌五中）endprint