浮力的应用考点剖析

黄继奎

考点速览

考点一：改变浮力大小的方法

由阿基米德原理推导式F_浮= ρ_液gV_排可知，浸在液体中的物体所受浮力由液体密度和物体排开液体的体积决定。由于阿基米德原理也适用于气体，故增大和减小浮力的方法如下：

（1）增大浮力的方法：增大液体（或气体）的密度；增大物体排开液体（或气体）的体积。

（2）减小浮力的方法：减小液体（或气体）的密度；减小物体排开液体（或气体）的体积。

考点二：物体浮沉条件的应用

（1）轮船：原理是采用“空心法”实现漂浮在水面上。把密度大于水的钢铁制成空心的，使其排开更多的水，增大可以利用的浮力，从而使其漂浮在水面上。轮船的大小通常用排水量表示，排水量是指轮船满载时排开水的质量。

（2）潜水艇：原理是靠改变自身重力实现上浮与下潜。潜水艇浸没在水中潜航时，浮力F_浮不变，向水舱中注水，则自重G变大，当G > F_浮时将下潜；向外排水，则自重G变小，当F_浮> G时将上浮。

（3）气球和飞艇：原理是充入密度小于空气的气体（如氢气、氦气或热空气），通过改变体积来实现上升和下降。充气时体积增大，浮力增大，当浮力增大到大于其重力时，气球和飞艇就上升；反之，排出一部分氢气或氦气时，气球和飞艇就下降。热气球是通过加热的方式使气球内气体热膨胀，从而减小气体的密度，因此热气球只要停止加热，气球体积就会缩小，浮力减小，降回地面。

（4）盐水选种：配置盐水，使其密度小于優质种子的密度且大于劣质种子的密度。

（5）密度计：用来测定液体密度的仪器。其原理是根据物体漂浮时受力平衡及阿基米德原理制成。同一密度计漂浮在不同的液体中，所受浮力相同，密度计浸入液体的体积越大，该液体的密度越小。

应用提升

例1 （2022·江西）如图1所示，在家庭小实验中，某同学想让沉底的鸡蛋漂浮在水面上，下列操作可行的是（）。

A. 向杯子中加盐

B. 向杯子中加水

C. 倒出少量的水

D. 轻轻摇晃杯子

解析：鸡蛋沉底，说明鸡蛋受到的浮力小于其重力，即F浮 < G。鸡蛋排开液体的体积不变时，由F_浮= G_排= ρ_液gV_排可知，应向杯中加盐，增大液体的密度，以增大鸡蛋所受浮力，当浮力增大到大于鸡蛋的重力时鸡蛋会上浮，最后漂浮在水面。答案：A。

例2（2022·江苏·常州）2022年1月，海啸导致南太平洋岛国汤加淡水紧缺，为实施人道主义救援，中国海军五指山舰日夜兼程抵达汤加之后，停泊于码头旁并通过管道向陆地输送550 t淡水，如图2所示，输水过程中，五指山舰（）。

A. 舰体略上浮，受到浮力不变

B. 舰体略上浮，受到浮力变小

C. 舰体略下沉，受到浮力不变

D. 舰体略下沉，受到浮力变大

解析：五指山舰始终漂浮在水面上，根据浮沉条件，漂浮时，浮力等于重力，输水过程中，五指山舰的总重力减小，故受到的浮力减小；根据阿基米德原理得V_排= F_浮/ρ_水g，当浮力变小时，V_排变小，即舰体上浮。答案：B。

例3 （2022·河南）两同学分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙，制成了A、B两支密度计，放入同一个盛有水的烧杯中，静止后如图3所示。下列说法正确的是（）。

A. 密度计A所受的浮力较小

B. 密度计B所受的重力较小

C. 两密度计底部所受水的压强相等

D. 两密度计在水面处的刻度值不同

解析：由图可知，V_A排< V_B排，由F_浮= G_排= ρ_水V_排g可知，F_A浮< F_B浮，故A正确；两支密度计均漂浮在水面，则密度计受到的浮力等于自身的重力，因为F_A浮< F_B浮，所以G_A< G_B，故B错误；由图可知，两密度计底部到水面的距离h_A< h_B，由p = ρgh可知，两密度计底部所受水的压强p_A< p_B，故C错误；密度计在水面处的刻度值为水的密度，所以两密度计在水面处的刻度值相同，故D错误。答案：A。