活用假设法巧解浮力问题探究

石明江

摘 要：用假设法解题是物理教学中的常用策略。文章以浮力问题为例，对题中条件、物理量、过程、结果等进行假设，提出全新的解题思路，从而在解决逻辑性问题、分析液面变化、求出浮力大小等方面帮助学生突破难点。

关键词：物理教学；假设法；浮力；条件；结果

中图分类号：G633.7 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2018）31-0059-01

物理教学中，浮力所包含的内容很多，较为常见的是液体漂浮问题。大多数的浮力问题都是以液体为基本环境，教师可以对容器、液面等多种题型中提供的条件进行假设。下面分别通过三个不同的例子，运用假设法从不同的角度进行解题。

一、假设条件，解决逻辑性问题

物理题中会提供一些已知条件，可对这些条件进行假设，根据题意适当改变题中的条件，就可得出相应的结果，再把条件还原为题中给出的内容，将原来得出的结果进行适当的修正，从而得出正确结论。

例1：如图所示，容器中装有水，底部有一2N的铁块，现在把铁块从水中取出，此时容器底部所受压力的减小量与2N相比为（ ）：A.小于 B.等于 C.大于 D.无法确定。

解析：铁块从水中取出后容器底部所受的压力必然减小。由于容器的形状不规则，用公式法求解并不可行，但如果用假设法解题就会使这一问题迎刃而解。我们可以假设容器是与此底面积相同的圆柱形，由于是规则的圆柱形，那么把铁块取出之后减小的压力就等于2N。再看题中给出的上面宽下面窄的容器形状，铁块被取出后，水面下降的高度必然与圆柱形相比要小，故所受的压力小于2N。

评注：此种解题思路的要点在于敢于改变题中给定的条件，这对学生来说是一种挑战，同时也是对固有思维的解放，现有的教学方法很容易让学生形成思维定式或者不敢自己创新。这种假设会让学生打破思维定式，从自己假设的条件入手，从而求得正确答案。

二、 等效假设，分析液面的变化

等效假设就是以最终的效果相同为前提，将复杂陌生困难的问题变成易于分析解决的问题，实现等价转换。此种方法不会改变最终的结果，只是将分析过程进行调整，使其便于学生掌握，是较为常用的解题方法。

例2：如图甲所示，水面上漂浮一冰块（冰块是纯净的），问当冰块全部融化后，液面将如何变化（ρ水>ρ冰）？

解析：本题条件很少，问得也很简洁，并且没有数据的引入，此类问题需要学生有一个清晰的逻辑思路，并且需要学生掌握必要的浮力知识。冰块的融化过程学生并不熟悉，可是对于体积、密度等概念还是相当熟悉的。学生可以假设将冰块从水中取出，水面会下降到图乙所示的高度。甲乙水面之间的高度差很显然是冰块排开水的体积，若冰块融化后变成水的体积与此相同，那液面是不变的。故求出V排=F浮/ρ水= G冰/ρ水，V水= G水/ρ水= G冰/ρ水，从式中可以看出两者是相等的，故液面是不变的。

评注：等效假设的思想不仅能够应用于此类问题，而且是一种重要的物理思想，是很多实验以及结论得出过程中必不可少的思维方式。学生对等效假设方法的充分掌握，有利于对物理学的深入学习以及探究。

三、 假设结果，求出浮力大小

对结果进行假设是任意的，得出结论之前是不知道正确的结果的，理论上是可以随意假设结果的。但解题时为了更方便更快速地得出答案，常常需要进行极值假设，找出最极限的状态并对此进行假设分析，是比较简单的方法。

例3：有一重为5.88N，体积为0.6立方分米的空心玻璃球，现将此球放入硫酸中，等到最终玻璃球静止，求此时受到的浮力大小。（硫酸的密度为1.8×103kg/m3）

解析：题中只是让学生求出最终状态时小球所受到的浮力，但是学生发现连最终状态是什么样都无法判断，是不能直接进行求解的。对于最终状态无法确定时，利用极值假设法是比较简便的方法。假设最终球全部浸在硫酸中，此时小球的体积与排开水的体积相等，求得F浮=ρ硫酸Vg=10.58N，而题中给出的球重才只有5.88N，故小球必然有一部分在水面之外，这时根据漂浮条件求出F浮=G球=5.88N。

评注：本题中对于答案的假设是合理的，也是最简洁的，小球不可能是完全漂浮在硫酸上的，若假設处于漂浮状态，没有办法否定浸没在硫酸中的情形。此方法与反证法既有不同也有相似之处，希望学生进行比较，熟练地掌握这两种解题方法。

总之，假设法在物理学习中具有重要作用，教师要引导学生拓宽解题思路，灵活运用假设法对物理问题进行剖析，对题中的条件和结果进行合理的假设，从而找到问题的本质，顺利地完成物理题目。假设法为解决物理问题提供了完全不同的解题思路，是创新的来源所在。只要引导学生建立科学的假设思想，就能使学生在物理学习中获得创造力和创新力的提升。

参考文献：

[1]徐萍华.物理解题中几个思维问题的研究[D].苏州大学，2007.

[2]陈满和.谈物理解题思维起点[J].福建基础教育研究，2015（05）.