理清思路 掌握方法 突破浮力計算

浮力的計算是初中物理教學中的一個重點，同時又是初中物理學習過程中的一個難點。由于浮力的計算所涉及的物理知識面廣、知識點多、問題情景復雜等因素，從而造成學生在學習的過程中分析問題的思路模糊，找不出所要求的物理量與已知物理量之間的關系。為此，要突破浮力計算這一難關，我們必須理清解題的思路，掌握一些解題的技巧和方法。

1 理清分析思路是解決浮力計算的關鍵。

浮力計算題雖然所涉及的物理問題的情景變化多，但只要理清分析問題的思路，那么，解決浮力計算的問題就并不復雜。其分析思路為：首先是認真審題，確定出研究物體。然后根據(jù)物體的浮沉條件或者物體密度與液體密度的大小關系，判斷出研究物體的狀態(tài)。如果物體處于漂浮(或懸浮)狀態(tài)，則物體所受的重力和浮力大小相等；如果物體不是處于漂浮(或懸浮)狀態(tài)，就對研究物體進行受力分析，并根據(jù)二力平衡條件列出力的平衡方程。最后利用重力、阿基米德原理、密度等知識進行解答。

說明 該題是屬于已知物體所處的狀態(tài)題，其思路是根據(jù)物體的浮沉條件求物體的密度。

例2 有一體積為1dm3的鐵塊掛在彈簧測力計下，將它浸沒在水中，靜止后彈簧測力計的示數(shù)是多少？若將它浸沒在某種液體中，彈簧測力計的示數(shù)為71N，求：該液體的密度。(ρ鐵=7.9×103kg/m3、g取10N/kg)

2 掌握解題方法是突破浮力計算的關鍵

在浮力計算題中，由于題目的條件、問題、情景等因素的變化，使學生找不到解決問題的切入點，在解決相關的問題時束手無策。因此，掌握一些解決問題的方法、技巧，有助于突破浮力計算。

2.1 假設法：在解題過程中，經(jīng)常會遇到研究物體的狀態(tài)不能確定，在這種情況下可以采取假設的方法來分析。

例3 將一個重為0.5N、體積為100cm3的鋁球放入水中，靜止時它受到的浮力是多少？(g取10N/kg)

分析 由于鋁球放入水中后，它所處的狀態(tài)從題目中無法直接判斷，因此，在解題時可以假設鋁球浸沒在水中，計算鋁球所受浮力的大小，然后根據(jù)物體的浮沉條件解答。

鋁球浸沒在水中受到的浮力為：

F浮=ρ水gV排水

=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1N > G

鋁球靜止時處于漂浮狀態(tài)，所受浮力為：

F浮=1N

說明 此題還可以根據(jù)物體的密度與液體的密度大小判斷物體的狀態(tài)來解答。

2.2 整體法：在分析物理問題時，可以將兩個或多個相連的獨立體結合在一起，作為一個整體分析，這樣不僅可以使思路更清晰，而且計算過程也得到簡化。

例4 有一木塊浮在水面上，靜止時浸入水中的體積為總體積的35 ，如果要使木塊剛好全部浸入水中，可在木塊的上面放一物體A，或在木塊的下面掛一物體B，如圖2所示。物體A、B的密度均為ρ，求：(1)木塊的密度。(2)物體A、B的體積之比。

分析 (1)設木塊的體積為V木，由物體漂浮條件有：

(2)在分析該題時，可以將木塊和物體視為一個整體，即當木塊上放時將它們視為漂浮物體；當木塊下掛時，將它們視為懸浮物體。由物體漂(或懸)浮條件有：

G木+ρg VA=ρ水gV木①

G木+ρg VB=ρ水g(V木+VB)②

聯(lián)立①、②解得VAVB=ρ-ρ水ρ

說明 該題將將相聯(lián)的兩個物體看作一個整體，實質是將兩個物體的相互作用力忽略，不作分析，而只對作用在整個物體上的外力進行了分析。

1.3 列舉法：在浮力的解題過程中，由于題目所給的條件不確定，常常會出現(xiàn)有幾種可能的情況存在。此時，應采取列舉法將所有可能出現(xiàn)的情況進行一一列舉，然后逐一分析論證，最后歸納得出結論。

例5 質量相等的兩實心球A、B，它們的密度之比為ρA：ρB=2：3。若將它們分別放入水中，靜止時它們所受的浮力之比為：FA：FB=6：5，求：實心球A 、B的密度。

分析 該題仍然是物體的浮沉情況不確定，為此，我們可將它們可能出現(xiàn)的情況通過列舉的方式逐一進行分析解答。

(1)假設球A、B均浸沒在水中時，由F浮= ρ水gV排有：

FA：FB=VA：VB=3：2與FA：FB =6：5矛盾，故此種情況不可能存在。

(2)假設球A、B均漂浮在水面上，由物體浮沉條件有：

FA：FB=GA：GB=1：1與FA：FB =6：5矛盾，故此種情況不可能存在。

由(1)、(2)兩種情況可知：球A、B一個漂浮在水面上，一個浸沒在水中。

根據(jù)題意ρA：ρB=2：3有A球漂浮，B球浸沒。

(3)假設B球懸浮在水中，則FA：FB=GA：GB=1：1與FA：FB =6：5矛盾，故B球下沉。

設A球排開水的體積為VA排，由F浮= ρ水gV排有：

VA排VB=FAFB=65

即VA排=65VB

又VA：VB=ρA：ρB=2：3

即VA=23VB

VA排=65 VB=65×23VA=45VA

由物體的浮沉條件有：ρ水GVA排=ρAg VA

說明 本題采取列舉法來確定物體的狀態(tài)，通過分析論證對列舉中不合理的假設排除，從而找到解決問題的突破口。

以上只對解答浮力計算題的思路和方法作了簡單的分析，有關浮力問題的解題方法還有很多，如控制變量法、極端法、分離法、虛擬法等，希望同學們在學習的過程不斷的總結。 總之，在分析和解答浮力計算題時，應對題目所給的條件和物理情景進行認真分析，找準解題的切入點，運用恰當?shù)姆椒▽栴}進行分析解答。

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