萬(wàn)變不離其宗

陳梅

摘 要：初中學(xué)生普遍反應(yīng)浮力內(nèi)容的解題方法靈活多變，難以把握.本文通過(guò)一些常見(jiàn)題型的舉例、分析，歸納整理了三大類(lèi)題型的解題方法.

關(guān)鍵詞：浮力；解題方法；分析；歸類(lèi)

浮力內(nèi)容是學(xué)生普遍認(rèn)為較難的一個(gè)部分，究其原因：是這部分內(nèi)容題型較多，解題依據(jù)又靈活多變，學(xué)生難以把握.但不管題目怎么變，所涉及的知識(shí)點(diǎn)只有那么多，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的歸納整理在本節(jié)內(nèi)容中尤為重要，要讓學(xué)生掌握不同題型的考點(diǎn)及解題方法.現(xiàn)對(duì)浮力中的常見(jiàn)題型及解題方法進(jìn)行整理歸類(lèi).

1 求浮力的大小

此類(lèi)題目需要根據(jù)題中所給的已知條件求出浮力的大小，初中階段一般離不開(kāi)以下三種方法：

方法1 利用稱(chēng)重法：F浮=G-F示

利用此方法求浮力的題目對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)應(yīng)該是一目了然的，一定已知物體的重力G及浸在液體中后彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F示

例1 由如圖1所示實(shí)驗(yàn)中觀察到的數(shù)據(jù)，可知物體受到的浮力為N.

分析 F浮=G-F示=1.96N-0.98N=0.98N

方法2 利用阿基米德原理：浮力等于被排開(kāi)液體的重力，即F浮=G排液.

根據(jù)這一原理，只要想方設(shè)法知道被物體排開(kāi)液體的重力即求出了物體所受的浮力.此方法的考題就有幾種問(wèn)法

例2 （1）一個(gè)重為5 N的金屬球，浸沒(méi)在水中時(shí)，排開(kāi)了3 N的水，則金屬球所受到的浮力為N

分析：根據(jù)阿基米德原理F浮=G排液 就可直接知道答案為3 N ，但此題可作如下變化：

（2）一個(gè)重為5 N的金屬球，浸沒(méi)在水中時(shí)，排開(kāi)水的質(zhì)量為0.3 kg，則金屬球所受到的浮力為N.（g取10N/kg）

分析 利用F浮=G排液=m排g=0.3 kg×10N/kg=3 N

（3）一個(gè)重為5 N的金屬球，浸沒(méi)在水中時(shí)，排開(kāi)水的體積為0.3×10-3m3，則金屬球所受到的浮力為N.（g取10N/kg）

分析： 利用F浮=G排液=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.3×10-3m3=3 N

方法3 利用浮沉情況：漂?。篎浮=G物； 懸?。篎浮=G物

此方法的前提條件是物體漂浮或懸浮

例3 一個(gè)重為5 N的物體漂浮在水面上，其所受浮力為N.

分析：因?yàn)槠?，所以F浮=G物=5N

下面再來(lái)看一例題：

例4 （1）一個(gè)重為5N，體積為0.6dm3的物體，放入足夠多的水中，在水中靜止時(shí)所受的浮力為N.（g取10N/kg）

學(xué)生易犯的錯(cuò)誤是將題中的0.6dm3誤認(rèn)為是V排直接代入F浮=G排液=ρ液gV排來(lái)求出浮力，答案是錯(cuò)誤的，若題目稍作改變，變?yōu)椋?/p>

（2）一個(gè)重為5N，體積為0.4dm3的物體，放入足夠多的水中，在水中靜止時(shí)所受的浮力為N.（g取10N/kg）

學(xué)生還是將0.4dm3認(rèn)為是V排代入F浮=G排液=ρ液gV排來(lái)求出浮力，答案又是正確的.相同的題型完全不同的解法，這讓學(xué)生很困惑，要解決這個(gè)困惑，先要搞清楚V物不一定就是V排，V排=V物的前提條件是物體要浸沒(méi).

回到例4，該物體在水中靜止時(shí)的情況不確定，有三種可能，如圖2：

若是（a）漂浮，則V排≠V物，在利用方法2中的F浮=G排液=ρ液gV排就遇到一個(gè)難題——V排是未知的，因此，此方法就求不出浮力的大小.則此時(shí)就只能用方法3：浮沉情況來(lái)解.過(guò)程為：因?yàn)槠。訤浮=G物.

若是（b）懸浮，則當(dāng)然可用方法3，過(guò)程為：因?yàn)閼腋?，所以F浮=G物.因?yàn)閼腋儆诮](méi)，即V排=V物，所以也可用方法2中的F浮=G排液=ρ液gV排求出浮力.

若是（c）沉底，屬于浸沒(méi)，即V排=V物，則用方法2中的F浮=G排液=ρ液gV排來(lái)求浮力.

因此，在例4中，要先搞清楚物體在水中靜止時(shí)的情況，那如何來(lái)判斷物體在水中靜止時(shí)的情況呢？方法有兩種：

方法（1）：比較ρ物和ρ液

若ρ物<ρ液，靜止時(shí)漂浮；

若ρ物=ρ液，靜止時(shí)懸?。?/p>

若ρ物>ρ液，靜止時(shí)沉底.

方法（2）：比較浸沒(méi)時(shí)的F浮和G物

若浸沒(méi)時(shí)F浮> G物，放手后必定上浮，則靜止時(shí)漂浮；

若浸沒(méi)時(shí)F浮= G物，放手后必定不動(dòng)，則靜止時(shí)懸?。?/p>

若浸沒(méi)時(shí)F浮< G物，放手后必定下沉，則靜止時(shí)沉底.

例4（1）中，根據(jù)ρ物=m 物/ V物=0.5kg/（0.6×10-3m3）≈0.83×103kg/m3<ρ水或用浸沒(méi)時(shí)F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.6×10-3m3=6N> G物，可知物體在水中靜止時(shí)是漂浮的，因此應(yīng)利用方法3：因?yàn)槠。訤浮= G物=5N.（此時(shí)物體已有部分露出水面，因此浮力不再是浸沒(méi)時(shí)的6N）

而（2）中用同樣方法可知物體在水中靜止時(shí)是沉底的，可知V排=V物=0.4dm3，

因此應(yīng)利用方法2中的F浮=G排液=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.4×10-3m3=4N

總結(jié)：方法2的根本是要知道阿基米德原理：浮力等于排開(kāi)液體的重力.例2中三種題型實(shí)質(zhì)是一樣的，都是求出排開(kāi)液體的重力，只是所給的已知量不同而已.在利用F浮=G排液=ρ水gV排 來(lái)求浮力時(shí)，前提是要知道V排，學(xué)生易把V物當(dāng)作V排，而這兩者相等是有條件的——物體浸沒(méi).而方法3的前提條件是要知道物體是懸浮或漂浮.在用以上兩種方法求浮力大小時(shí)，有時(shí)需要確定物體的浮沉情況后才能確定具體用哪一種方法，這是求浮力大小的難點(diǎn)之一.

2 測(cè)浮力

若理解了計(jì)算浮力大小的方法，此類(lèi)問(wèn)題就不難掌握了，把它歸結(jié)為如下兩種方法：

方法1 稱(chēng)重法 F浮=G-F示

分析：先測(cè)出物體的重力G，再讀出將物體浸在液體中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F示，便可知道物體所受的浮力 .（主要測(cè)量器材：彈簧測(cè)力計(jì) ）

方法2 排水法

分析：此方法的依據(jù)還是阿基米德原理，想方設(shè)法測(cè)出被物體排開(kāi)水的重力.根據(jù)所給的測(cè)量器材，具體有以下三種方法：

（1） 測(cè)出排開(kāi)水的重力G排液，則F浮=G排液 （測(cè)量器材：彈簧測(cè)力計(jì)）

（2） 測(cè)出排開(kāi)水的質(zhì)量m排，則F浮=m排g （測(cè)量器材：天平）

（3） 測(cè)出排開(kāi)水的體積V排，則F浮=ρ水gV排 （測(cè)量器材：量筒）

3 利用浮力測(cè)算物體的密度

分析：要知道物體的密度，關(guān)鍵是要測(cè)出物體的質(zhì)量m物和物體的體積V 物，

此類(lèi)問(wèn)題能和浮力聯(lián)系起來(lái)的依據(jù)是：（1）測(cè)V物轉(zhuǎn)化為測(cè)V 排（前提是物體能浸沒(méi)），進(jìn)而轉(zhuǎn)化為測(cè)F浮算V 排；（2）測(cè)出G物便可算m物，而測(cè)G物可轉(zhuǎn)化為測(cè)F?。ㄇ疤崾俏矬w漂浮或懸浮時(shí)F浮=G物）.

3.1 測(cè)下沉物體的密度 （主要器材：彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水）

（1）測(cè)物體重力G物，算出m物=G物/g

（2）利用稱(chēng)重法浸沒(méi)在水中的浮力F浮=G-F示，算出V 排=F浮/ρ水g也就知道了V 物（因?yàn)榻](méi)時(shí)V排=V物）.

3.2 測(cè)漂浮物體的密度（主要器材：量筒或量杯、水）

（1）用量筒測(cè)出漂浮時(shí)的V 排，根據(jù)F浮=ρ水gV排算出浮力，也就知道了G物（因?yàn)槠r(shí)F浮=G物），便可算出m物=G物/g

（2）用量筒測(cè)出將物體浸沒(méi)時(shí)的V ′排即V物（因?yàn)榻](méi)時(shí)V排=V物）

（3）對(duì)于懸浮物體（方法同2）

4 比較浮力的大?。ɑ蚺袛喔×Φ淖兓?/p>

此類(lèi)問(wèn)題對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)也是一個(gè)難點(diǎn)，下面通過(guò)幾個(gè)例題來(lái)分析并歸納解此類(lèi)題目的方法.

例5 輪船從長(zhǎng)江駛?cè)氪蠛＃艿母×Γㄗ兇?變小/不變）.

分析：學(xué)生往往會(huì)根據(jù)影響浮力的兩個(gè)因素ρ液和V排，認(rèn)為ρ液變大了，輪船所受浮力變大.問(wèn)題在于忽略了另一個(gè)因素V排的變化，而輪船從長(zhǎng)江駛?cè)氪蠛４頃?huì)浮出更多一些，就像漂浮在鹽水中的雞蛋，繼續(xù)加鹽，雞蛋會(huì)向上浮得更多一樣，此時(shí)V排減小了，因此根據(jù)浮力的兩個(gè)影響因素ρ液和V排就無(wú)法判斷，而是根據(jù)輪船始終是漂浮的得出浮力等始終于重力，因此從長(zhǎng)江駛?cè)氪蠛?，輪船所受的浮力不?

例6 （1）體積相等的a、b、c三個(gè)物體在水中靜止時(shí)的情況如圖3所示，比較它們所受的

浮力大小Fa Fb Fc

（2）質(zhì)量相等的a、b、c三個(gè)物體在水中靜止時(shí)的情況如圖所示，比較它們所受的

浮力大小Fa Fb Fc

分析：學(xué)生在解此類(lèi)問(wèn)題時(shí)首先會(huì)受“浮力大于重力時(shí)，物體上浮”這一結(jié)論的影響，誘發(fā)一個(gè)錯(cuò)誤的想法：認(rèn)為浮在水面上的物體所受浮力會(huì)大于下沉物體所受的浮力，但最根本的還是沒(méi)有掌握解此類(lèi)題目的方法.

（1）中給出的條件是體積相等，那結(jié)合圖便可知V排a < V排b = V排c，而ρ液又是相同的，故結(jié)論是：Fa

（2）中給出的條件是質(zhì)量相等（即Ga=Gb=Gc），而V排的情況無(wú)法比較，只能結(jié)合圖中的浮沉情況可知Fa=Ga ；Fb=Gb； Fc

Fa=Fb>Fc

總結(jié)：此類(lèi)題目還是圍繞阿基米德原理F浮=G排液=ρ液gV排得出影響浮力的兩個(gè)因素ρ液和V排及浮沉情況：若漂浮或懸浮，則F浮= G物；若沉底，則F浮< G物這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)來(lái)解題.

綜上所述，在解決以上四大類(lèi)浮力題時(shí)，萬(wàn)變不離其宗，都圍繞了阿基米德原理及浮沉情況，抓住這兩條主線是解決浮力知識(shí)的關(guān)鍵.