減少失誤，我主沉浮

周智良　李　強

初中物理學習中，同學們感到浮力難度最大，原因是多方面的。其一是浮力是對質(zhì)量、密度、壓強、力、力和運動等知識的綜合應(yīng)用，要求同學有較高的綜合能力；其二是有些同學對浮力的概念、產(chǎn)生原因、計算，浸在液體的物體中的受力分析，沉浮條件等一系列的概念缺少正確認識。正因為如此，同學們在解答有關(guān)浮力的題時極易出現(xiàn)這樣或那樣的錯誤，為避免同學們重蹈覆轍，現(xiàn)將幾種典型的錯誤表現(xiàn)歸納分析如下。

一、對浮力產(chǎn)生的原因認識不清，造成錯解

例陷在海底污泥中的潛艇，是否受到海水給它的浮力作用。

典型錯誤受到浮力作用。

錯因分析錯答原因是受思維定式的影響，誤認為浸在液體中的物體都要受到浮力作用，沒有認識到浮力產(chǎn)生的本質(zhì)。當浸沒在液體中的物體下表面與液體容器底部緊密接觸時，其下表面是不會受到液體對它的壓力的，故浮力也就不存在。

正確答案不會受到浮力作用。陷在海底污泥中的潛艇由于下表面不與海水接觸故不會受到海水對它向上的壓力，而只受到海水對它上表面的向下的壓力，所以不會受到海水給它的浮力作用。

歸納拓展浮力產(chǎn)生的本質(zhì)是浸在液體中的物體上下表面受到液體給它的壓力不同，其大小就等于物體上下表面受到的壓力差，方向豎直向上。如果浸在液體中的物體下表面跟容器底部緊密接觸，則該物體只受到液體給它的上表面的向下的壓力，它的下表面不受液體給它向上的壓力，因此它就不受浮力的作用。

二、對物體的浮沉條件理解錯誤，造成錯解

例小明和小楠做了如下實驗：他們分別把一木塊和一鐵塊同時浸沒在水中，松手后發(fā)現(xiàn)木塊上浮，鐵塊下沉。他們對上述現(xiàn)象展開討論，你認為他們的說法中正確的是（）

A． 木塊受到的浮力比鐵塊受到的浮力大

B． 鐵塊受到的浮力比木塊受到的浮力大

C． 木塊受到的浮力大于木塊的重力，鐵塊受到的浮力小于鐵塊的重力

D． 密度大的物體下沉，密度小的物體上浮

典型錯誤A。

錯因分析錯選A的原因主要在于沒有弄清楚物體的沉浮條件，簡單地認為物體的沉浮只取決于物體所受到的浮力，即錯誤地認為所受浮力大的物體上浮，所受浮力小的物體下沉；或重的物體下沉，輕的物體上浮。

正確答案C。物體的沉浮是由物體所受的浮力與重力共同決定的。浸沒在液體中的物體，當所受浮力大于重力時，物體上浮；當所受浮力等于重力時，物體懸??；當所受浮力小于重力時，物體下沉。

歸納拓展在做有關(guān)物體沉浮的題目時，除了此題中容易犯的錯誤外（即認為浮力大的物體上浮，浮力小的物體下沉），還容易產(chǎn)生的錯誤是認為重的物體下沉，輕的物體上浮。產(chǎn)生這些錯誤的主要原因都是因為對決定物體沉浮的條件理解不全面造成的。

三、對影響浮力大小的因素模糊，造成錯解

例游客潛入海底觀光，在水面下不斷下潛的過程中，受到的浮力和壓強的變化情況是（）

A． 浮力逐漸變大

B． 浮力逐漸變小

C． 壓強逐漸變大

D． 壓強逐漸變小

典型錯誤A。

錯因分析錯選的主要原因在于對影響浮力大小的因素理解模糊，將影響浮力大小的因素與影響液體壓強大小的因素搞混淆了，誤認為浮力的大小與物體浸入液體中的深度有關(guān)系，物體浸入液體越深浮力就越大。由公式F=ρgV可以看出，物體在液體中所受浮力大小只與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān)，而與物體浸入液體的深度無關(guān)。

正確答案C。當游客完全浸入水中后，由于液體的密度和游客排開液體的體積都不發(fā)生改變，所以不管他潛入水中的深度如何變化，所受到的浮力也不會發(fā)生變化。由公式p=ρgh可知，液體的壓強會隨深度的增加而增大。

歸納拓展物體在液體中所受到的浮力只與液體密度和物體排開液體的體積有關(guān)，與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)。不要將影響浮力大小的因素與影響液體壓強大小的因素搞混淆了，浮力與深度無關(guān)，而液體的壓強會隨深度的增大而增大。

四、對物體浮沉狀態(tài)判斷不確切，造成錯解

例將一實心物體先后投入足量的水和酒精中，物體靜止時，所受浮力分別為6 N和5 N。判定物體在水和酒精中的浮沉狀態(tài)可能是（ρ＝0.8×103 kg/m3）（）

A． 在水中漂浮，在酒精中漂浮

B． 在水中漂浮，在酒精中沉底

C． 在水中懸浮，在酒精中漂浮

D． 在水中沉底，在酒精中沉底

典型錯誤A。

錯因分析對物體的浮沉條件理解不透，誤認為物體的體積一定，在水中和酒精中都是漂浮，由于水的密度大于酒精的密度，所以水中的浮力等于6 N，酒精中的浮力等于5 N。

正確答案B。假如此物在水中懸浮或漂浮，則有F=G=6 N。由于此時F=5 N

歸納拓展浮力大小的計算通常有以下幾種方法：

（1）稱量法：F=G－F，其中G表示彈簧測力計在空氣中的示數(shù)，F(xiàn)表示物體浸入液體中時彈簧測力計的示數(shù)。

（2）原理法：F＝G＝ρgV。

（3）平衡法：F=G，適用于漂浮或懸浮的物體。

五、對阿基米德原理理解不透徹，造成錯解

例體積相等的實心鐵球和鋁球都浸沒在水中靜止時，它們受到的浮力F_________F；而體積相等的實心鐵球和木球（ρ<ρ），都浸入在水中靜止后，它們受到的浮力F_________F。（選填“大于”、“小于”或“等于）。

典型錯誤解答本題第二個空時常出現(xiàn)以下兩種錯解：

錯解1：因為V=V，浸入水中，V=V，根據(jù)F=ρgV得F=F。

錯解2：因為ρ>ρ>ρ，浸入水中后，鐵球下沉，F(xiàn)G，所以F

錯因分析錯解1的原因是把浸入片面理解為浸沒，浸沒是指完全浸入，V=V；而當物體部分浸入液體中時，V

錯解2的原因是人為地認為等體積的實心木球和鐵球的質(zhì)量看作相等，從而得出F

正確答案（1）鐵球和鋁球的體積相同且都浸沒在水中，V相同，則受到的浮力相同，即F=F。

（2）鐵球和木球體積相同，但ρ>ρ>ρ，在水中靜止時，鐵球沉底，木球漂浮，V>V，所以F>F。

歸納拓展對浸在液體中的物體，比較浮力大小可以根據(jù)阿基米德原理F=ρgV，若ρ相同，通過比較V的大小來比較浮力大?。蝗鬡相同，可通過比較ρ的大小來比較浮力大小。本題中兩物體都浸在水中，ρ相同，比較V就可以比較F的大小。

六、對浮力題審題不細分析不全，造成錯解

例如圖1所示，一正方體木塊漂浮在水面上，總體積的露出水面，木塊邊長為0.1 m，容器底面積為0.05 m2。若把木塊緩慢地剛好全部壓入水中（水未溢出）時，此時容器底受水的壓強怎樣變化？改變了多少？（g取10 N/kg）

典型錯誤當木塊全部壓入水中時，排水體積增加了，新增排水體積等于木塊原漂浮時露出水面的體積，即

ΔV=V

=×0.1 m3

=4×10-4 m3。

水面上升的高度

Δh=

= m

=0.01 m，

所以容器底受水的壓強增大了

Δp=ρgΔh

=1.0×103×10×1×10-2Pa

=100 Pa。

錯因分析產(chǎn)生上述錯解原因是學生憑主觀想象，錯誤地認為把木塊剛好全部壓入水中時，新增加的排水體積ΔV（木塊原露出水面的體積）就等于液體上升的體積Δh（S－S），即ΔV＝Δh（S－S），這顯然是錯誤的。如圖2所示，上升的液體體積Δh（S－S）實際上只等于新增排水體積的一部分（ΔV－ΔhS），即ΔV－ΔhS=Δh（S－S），即ΔV=ΔhS。

正確答案木塊全部壓入水中時，排水體積增加，新增排水體積等于木塊原漂浮時露出水面的體積，即

ΔV=V

=×0.1 m3

=4×10-4 m3，

水面上升的高度

Δh=

= m

=8×10-3 m。

所以容器底受水的壓強增大了

Δp=ρgΔh

=1.0×103×10×8×10-3 Pa

=80 Pa。

歸納拓展解這類題，關(guān)鍵是要清楚木塊排水體積的增加（或減少）與液體上升（或下降）的體積之間的關(guān)系為ΔV=ΔhS。這樣才能準確地求出液面高度的改變Δh=，從而解得容器底受液體壓強的變化Δp=ρgΔh。