浮力難題要破解，唯有方法悟出來

□歐忠祥

浮力難題要破解，唯有方法悟出來

□歐忠祥

有位哲人曾說過：“方法比知識更重要.”在學(xué)習(xí)物理知識的過程中，我們不但要掌握好基礎(chǔ)知識，更重要的是可以從中領(lǐng)悟到一些特殊的思維方法，這些方法對同學(xué)們來說是終身受益的.現(xiàn)以浮力知識為例加以說明.

一、間接比較法

在物理問題中，有些問題如果通過直接比較的方法是很難得出答案的，此時，可根據(jù)知識間的相互聯(lián)系，找出能夠反映其大小又比較熟悉的量，從而間接地比較出大小.

例1把質(zhì)量相等的實心木塊和鐵塊放入足夠的水中，當(dāng)它們靜止時（）.

A.鐵塊受到的浮力大于木塊受到的浮力

B.鐵塊受到的浮力等于木塊受到的浮力

C.鐵塊受到的浮力小于木塊受到的浮力

D.條件不足，無法比較鐵塊和木塊所受浮力的大小

解析：質(zhì)量相等的木塊和鐵塊，木塊的體積大于鐵塊的體積.當(dāng)把木塊和鐵塊放入足夠的水中后，木塊漂浮，而鐵塊下沉，則無法比較誰排開水的體積較大，因此，無法直接作出比較.此時，如果能換個角度想一想，從受力分析入手，采用間接比較的方法或許將“柳暗花明”.因木塊漂浮在水面上，則浮力等于其重力，即F木浮=G木；鐵塊沉底，則鐵塊受到的浮力小于其重力，即F鐵?。糋鐵.而木塊與鐵塊的質(zhì)量相等，則有G木=G鐵，可得F木浮＞F鐵浮.故正確答案是C.

二、逆向思維法

對一些較難的物理問題進行定量分析或計算時，如果采用從已知到未知的思維方法（順向思維），可能很難得出答案，若能倒過來想，即逆向思維，問題將容易解決.

運用逆向分析法解決問題時，分為分析和求解兩個過程.

分析過程：根據(jù)題目所求，寫出所求量的公式或變形公式；以所寫公式或變形公式為主線，采用“順藤摸瓜”的方法，逐漸將未知變?yōu)橐阎?，直到利用題給條件能夠?qū)栴}解決為止；畫出“思路圖”，并在有等號的地方由后向前寫出序號.

解題過程：即為分析過程的逆過程（按所列序號的順序求解）.

例2有一個實心圓柱形物體，用彈簧測力計在空氣中稱重時，測力計的讀數(shù)為10N；當(dāng)把物體一半體積浸入水中時，測力計的讀數(shù)為4N.

（1）求該物體的體積；

（2）把物體從彈簧測力計上取下投入水中靜止時，物體受到的浮力.

解析：倒推思路如下：

（1）物體受到的浮力為

F浮=G-G′=10N-4N=6N，物體排開水的體積為

因物體只有一半浸入水中，故該物體的體積為

V物=2V排=1.2×10-3m3.

（2）當(dāng)物體完全浸沒時，

F′浮=ρ水gV物=12N，

∵F′?。綠，

∴物體靜止時會漂浮于水面，F(xiàn)″浮=G=10N.

三、整體法

對于有幾個研究對象的物理題，有時將它們看成一個整體要比把它們分開考慮簡單得多，將幾個對象看成一個整體的方法就叫做整體法.

例3在抗震救災(zāi)中，某舟橋部隊利用沖鋒舟為災(zāi)區(qū)開辟了水上生命線，人們乘坐的沖鋒舟滿載時排開水的體積是1.5m3，沖鋒舟自重為0.6×104N，假設(shè)每人的平均質(zhì)量為60Kg.求：

（1）沖鋒舟滿載時所受的浮力是多少？

（2）為保證安全，這條沖鋒舟最多能承載多少人？（水的密度為1× 103kg/m3，g=10N/kg）

解析：（1）沖鋒舟滿載時所受的浮力為

F浮=ρ水gV排

=1×103kg/m3×10N/kg×1.5m3

=1.5×104N；

（2）將船和人看成一個整體，由于船處于漂浮狀態(tài)，則有

F浮=G=G船+nG人，

即最多可承載15人.

四、等效法

等效法是通過把復(fù)雜的物理過程轉(zhuǎn)化為簡單的物理過程來研究和處理問題的一種科學(xué)思想方法.在物理解題中利用等效替代和等效轉(zhuǎn)化的方法往往可以起到化繁為簡的效果.

例4如圖1所示，在盛水的容器中漂浮著一個塑料盒，水底有一個金屬球，若將此金屬球打撈起來放入塑料盒中，塑料盒仍漂浮于水面，則容器中水面的變化情況是（）.

圖1

A.上升B.不變

C.下降D.無法確定

圖2

解析：當(dāng)金屬球被打撈起來放入塑料盒中后，金屬球因排開水的體積減小使得水面下降，而塑料盒因其總重增大，排開水的體積增大，使得水面上升.究竟是哪個因素起主要作用，乍一看我們很難作出判斷.如果我們能轉(zhuǎn)換一下思路，就容易得出答案了.如圖2所示，由甲到乙的過程中，塑料盒和金屬球這個整體都是處于漂浮狀態(tài)，從受力方面考慮兩者是等效的，因此容器中的水面將不會發(fā)生變化；由乙到丙的過程中，因塑料盒上浮使得水面下降.而題干中的問題是分析從圖丙到圖甲的情形，根據(jù)逆向思維，容易判斷水面將會上升.故正確答案為A.