淺論初中物理中的浮力計(jì)算

潘尚軍

浮力計(jì)算在初中物理中是一個(gè)讓學(xué)生頭疼的問題，很多學(xué)生不知道怎么去學(xué)習(xí)，見到浮力的問題往往一片茫然，甚至談“浮”色變。對(duì)教師而言，浮力計(jì)算在教學(xué)上既是一個(gè)重點(diǎn)也是一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)楦×?nèi)容龐雜，往往也覺得不好去教。

筆者認(rèn)為：解決浮力計(jì)算要搞清楚兩個(gè)問題。

第一，什么是浮力計(jì)算？不能認(rèn)為求浮力大小的計(jì)算題才是浮力計(jì)算。這樣認(rèn)識(shí)就非常片面，一旦題目中求的是液體的密度、物體的密度、物體的體積、物體浸入的深度等，就束手無策了。

浮力計(jì)算應(yīng)該是與浮力有關(guān)的各種計(jì)算，它應(yīng)用到浮力的定義、計(jì)算公式以及各種分析方法。所求的不一定是浮力，所用的公式也不僅僅局限于浮力。

第二，怎么去計(jì)算？一定要注意歸納和總結(jié)，不能抄幾道例題給學(xué)生就完事。

筆者總結(jié)浮力計(jì)算主要有5種方法，列表如下：

在接觸一道計(jì)算題后首先判斷一下這一題是不是浮力計(jì)算，然后要分析題目中是否出現(xiàn)了與上述5種求法所對(duì)應(yīng)的使用條件。使用相應(yīng)的公式就可以迎刃而解了。

下面通過具體例題來說明：

例1 一物體在空氣中稱時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)是392N，浸沒在水中時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)是342N.則物體受到的浮力是多大？

分析：因?yàn)樵陬}中出現(xiàn)了彈簧秤，所以本題可使用稱重法。

解：F浮=G-F′=392-342=50（N）

答：物體受到的浮力是50N。

例2 將重為2.5N的物體放入盛滿水的溢杯中，從杯中溢出50g的水，則物體受到的浮力是多大？g=10N/kg。

分析：本題中出現(xiàn)了溢杯，使用排液法的可能性很大。告訴你物體的重力其實(shí)只是一個(gè)誘餌條件，用不上。

解：F浮=G排液=mg=0.05×10=0.5N。

答：物體受到的浮力是0.5N。

例3 一塊體積為10cm3的金屬塊，浸沒在酒精中受到的浮力是多大？已知酒精的密度是水的0.8倍。g=10N/kg。

分析：本題中告知了酒精的密度ρ液，又告訴了金屬塊的體積，當(dāng)金屬塊浸沒時(shí)V物=V排，所以等于告訴了V排，所以考慮用阿基米德公式法。

解：F浮=ρ液gv排=0.8×1.0×103×10×10-5=0.08（N）

答：金屬塊受到的浮力是0.08（N）。

例4 將一塊木頭投入水中（ρ木=0.6g/cm3），木頭質(zhì)量為2kg，則木頭所受的浮力是多大？g=10N/kg。

分析：因?yàn)槟绢^的密度小于水，所以木頭會(huì)漂浮。所以考慮使用替代法。

解：因?yàn)槟緣K漂浮，所以F浮=G木=m木g=2×10=20（N）

答：木頭所受的浮力是20（N）。

例5 一個(gè)截面積為10cm2的圓柱體，豎直浸沒在某種液體中，若其上表面所受壓強(qiáng)為1×104Pa，下上表面所受壓強(qiáng)為3×104Pa，則此圓柱體所受的浮力是多大？g=10N/kg。

分析：此題中是圓柱體，屬于規(guī)則外形物體，又告知了上下表面所受壓強(qiáng)，所以可考慮使用壓力差法。

解：F浮=F向上-F向下=P向上·S-P向下·S

=3×104×10×10-4-1×104×10*10-4

=20（N）

答：圓柱體所受的浮力是20（N）。

以上5題都是只用了1種浮力的解法，而且求的也是浮力。是不是所有的浮力計(jì)算都是這樣呢？

我們來看下面幾題：

例6 有一個(gè)木球放入水中，浸入部分的體積是總體積的3/5，求ρ木。

分析：從表面看求的是密度，其本質(zhì)卻是浮力計(jì)算。因?yàn)槟厩蚱?，所以要用到替代法。因?yàn)樘岬溅岩海ㄋ拿芏龋┖蛌排。所以會(huì)使用阿基米德公式法。

解：因?yàn)槟厩蚱?，F(xiàn)浮=G木=m木g=ρ木V木g……①

又F浮=ρ水gv排=ρ水g×3/5v木………②

解方程組可得ρ木=3/5ρ水=0.6g/cm3。

答：ρ木=0.6g/cm3。

例7 質(zhì)量為84g的銅球浸沒在密度為1.2×103kg/m3鹽水中，彈簧測力計(jì)稱得讀數(shù)為0.72N，則銅球的體積是多少？

分析：從表面看是求銅球的體積，其本質(zhì)仍然是浮力計(jì)算。因?yàn)轭}中有彈簧秤，所以會(huì)用到稱重法。因?yàn)樘岬溅岩海}水的密度）和v排，所以會(huì)使用阿基米德公式法。

解：F浮=G-F′=mg-F′=0.084×10-0.72=0.12（N）

又F浮=ρ液gv排=1.2×103×10×v排

所以0.12=1.2×103×10×v排，解得v排=1×10-5m3

因?yàn)殂~球浸沒，所以V球=v排=1×10-5m3

答：V球=1×10-5m3

從這兩題我們發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜的浮力計(jì)算往往會(huì)同時(shí)用到2種或2種以上的浮力求法，但只要牢牢把握浮力計(jì)算的5種求法及其使用條件，這些題目也就會(huì)迎刃而解。

（作者單位：安徽省蕪湖市繁昌五中）endprint