求浮力常見四法

張福存

一、壓力差法

如圖1所示，液體對浸入其中的物體的各個表面都有壓強(qiáng).因此物體的前后、左右、上下表面都會受到液體的壓力，由于液體內(nèi)部同一深度向各個方向的壓強(qiáng)都相等，因此物體的前后、左右表面受到液體的壓力大小相等、方向相反，可以相互抵消，又由于液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大，而上、下表面在液體中所處的深度不同，受到的壓強(qiáng)不同，受到的壓力F向上>F向下，即下表面受到的向上的壓力始終大于上表面受到的向下的壓力，這樣物體上、下兩表面間就產(chǎn)生了一個方向總是豎直向上的壓力差，即產(chǎn)生了浮力，所以F浮=Fr旬上—F向下.此方法一般適用于正方體、長方體、圓柱體等，

需要注意的是，當(dāng)物體的下表面跟容器底部緊密結(jié)合（如河里的橋墩等）時，物體的下表面處沒有液體.液體對物體的下表面沒有產(chǎn)生向上的壓力，即F向上=0，此時物體不受浮力作用.

例1 如圖2所示，某銅制零件的上部為邊長L=0.2m的正方體，下部為邊長L=0.1m的正方體，銅制零件的下表面與容器底部黏合，銅制零件的上表面與水面恰好相平，則銅制零件所受的浮力為（）.（取g=10N/kg）

A.0

B.20N

C.60N

D.80N

解析：銅制零件的下部與容器底部黏合，水沒有對其產(chǎn)生向上的壓力，所以銅制零件的下部不受浮力作用，銅制零件的上部正方體的下表面一部分與下部正方體的上表面密合，這部分沒有受到水向上的壓力，另一部分與水接觸，受到水向上的壓力，即受到浮力.上部正方體的下表面處的壓強(qiáng)p=pgh=pgL=lxl03kg/m3x10N/kgx0.2m=2000Pa，上部正方體的下表面與水的接觸面積5=L2-L2=（0.2m）2一（0.1m）2=0.03m2，由于銅制零件的上表面恰好與水面相平，則上表面受到水向下的壓力F向下=O，所以銅制零件所受的浮力F浮：F向上一F向下=F向上=pS=2000Pax0.03m2=60N.

答案：C

二、測量法

測量法是通過實際測量手段得出物體所受浮力大小的一種常用方法.具體做法如下：先用彈簧測力計測出物體所受的重力G，然后用彈簧測力計提著物體將其浸入某種液體中，靜止時讀出彈簧測力計的示數(shù)F，則F浮=G—F.當(dāng)題中出現(xiàn)彈簧測力計時，一般選用測量法求浮力.

例2 用彈簧測力計在空氣中稱得一石塊重為1N，將石塊完全浸入水中，彈簧測力計的示數(shù)為0.6N，則石塊在水中受到的浮力為_____N.此后，當(dāng)石塊在水中的深度增大時，浮力將____（填“不變”“變大”或“變小”）.

解析：對浸入水中的石塊進(jìn)行受力分析：如 圖3所示.石塊受到三個力的作用，即豎直向下 的重力G、豎直向上的拉力F和浮力F浮，則有F浮十F=G，即F浮=G一F=1N-0.6N=0.4N.

當(dāng)石塊在水中的深度增大時，由于液體的圖3密度不變，石塊排開液體的體積不變，由F浮=p液gV排可知.石塊所受的浮力不變，

答案：0.4不變

三、公式法

公式法就是根據(jù)阿基米德原理進(jìn)行計算.浸在液體中的物體受到的浮力等于物體排開液體所受的重力，即F浮=G排=m排g=p液gV排.從公式中可以看出，物體所受浮力的大小與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān).當(dāng)液體的密度相同時，物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大；當(dāng)物體排開液體的體積相同時，液體的密度越大，物體受到的浮力越大.此方法為計算浮力的通用方法，若題中給出液體或氣體的密度、物體的體積或物體排開液體的體積，一般需要運用公式法計算浮力.

使用此方法時要注意正確確定物體排開液體的體積v排：當(dāng)物體浸沒在液體中時，v排等于物體的體積，即V排=v物；當(dāng)物體漂浮在液面上時，v排等于物體的體積減去露出液面部分的體積，即V排=V物一v露，

例3水平桌面上的量筒中盛有120Cm3的水，當(dāng)把掛在彈簧測力計下的小金屬塊完全浸入水中后，量筒中的水面上升到170cm3處，彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)?.4N，則金屬塊的體積為_____Cm3，所受浮力為____N，金屬塊受到的重力為______N.

解析：浸沒在液體中的物體，物體的體積等于物體排開液體的體積，即金屬塊體積V=V排=V2-Vl=170cm3-120cm3=50Ccm3=5xl0-5m3.金屬塊受到的浮力F浮=p液gV排=l×l03kg/m3xloN/kgx5xl0-5m3=0.5N，則金屬塊受到的重力G=F浮+F=0.5N+3.4N=3.9N.

答案：50 0.5 3.9

四、平衡法

當(dāng)物體處于漂浮和懸浮狀態(tài)時，物體只受浮力和重力的作用，由二力平衡條件可知，F(xiàn)浮=G.當(dāng)物體沉底時.物體還受到容器底的支持力作用，對物體受力分析可得F浮十F支=G，即F浮=G-F支.

例4質(zhì)量為0.3kg的木塊漂浮在水面上，受到的浮力是_____N.另一質(zhì)量為0.5kg的物塊浸沒在水中時，排開3N的水，該物塊在水中將____（填“上浮”“下沉”或“懸浮”）.（取g=10N/kg）

解析：木塊漂浮在水面上，根據(jù)二力平衡條件，F(xiàn)浮=G=mg=0.3kgxloN/kg=3N.質(zhì)量為0.5kg的物塊受到的重力G1=m1g=0.5kgxloN/kg=5N，該物塊浸沒在水中時，排開3N的水，則受到的浮力F浮=3N，由于F浮

答案：3下沉

計算物體在液體或氣體中所受浮力的大小，不僅要利用阿基米德原理，還要根據(jù)題目所給定的具體情況具體分析，選擇最合適的方法求解.

學(xué)即用，練一練：

1.將一重為18N，體積為2xl0-m3的蠟塊用細(xì)線系在彈簧測力計的掛鉤上，將它浸沒在酒精中，則蠟塊受到的浮力是____N，此時彈簧測力計的示數(shù)是_____N.（取g=10N/kgp酒精=0.8xl03k/m3）

2.物塊在空氣中和浸沒在水中時，彈簧測力計示數(shù)如圖4所示.下列判斷正確的是（）.

A.物塊受到的浮力是1N

B.物塊的體積是2xl0-4m3

C.物塊的密度是3xl03kg/m3

D.物塊浸沒在水中時，所受浮力隨深度的增加而增大

參考答案：1.16 2

2.B