浮力的應(yīng)用考點(diǎn)剖析

黃繼奎

考點(diǎn)速覽

考點(diǎn)一：改變浮力大小的方法

由阿基米德原理推導(dǎo)式F_浮= ρ_液gV_排可知，浸在液體中的物體所受浮力由液體密度和物體排開液體的體積決定。由于阿基米德原理也適用于氣體，故增大和減小浮力的方法如下：

（1）增大浮力的方法：增大液體（或氣體）的密度；增大物體排開液體（或氣體）的體積。

（2）減小浮力的方法：減小液體（或氣體）的密度；減小物體排開液體（或氣體）的體積。

考點(diǎn)二：物體浮沉條件的應(yīng)用

（1）輪船：原理是采用“空心法”實(shí)現(xiàn)漂浮在水面上。把密度大于水的鋼鐵制成空心的，使其排開更多的水，增大可以利用的浮力，從而使其漂浮在水面上。輪船的大小通常用排水量表示，排水量是指輪船滿載時(shí)排開水的質(zhì)量。

（2）潛水艇：原理是靠改變自身重力實(shí)現(xiàn)上浮與下潛。潛水艇浸沒在水中潛航時(shí)，浮力F_浮不變，向水艙中注水，則自重G變大，當(dāng)G > F_浮時(shí)將下潛；向外排水，則自重G變小，當(dāng)F_浮> G時(shí)將上浮。

（3）氣球和飛艇：原理是充入密度小于空氣的氣體（如氫氣、氦氣或熱空氣），通過改變體積來實(shí)現(xiàn)上升和下降。充氣時(shí)體積增大，浮力增大，當(dāng)浮力增大到大于其重力時(shí)，氣球和飛艇就上升；反之，排出一部分氫氣或氦氣時(shí)，氣球和飛艇就下降。熱氣球是通過加熱的方式使氣球內(nèi)氣體熱膨脹，從而減小氣體的密度，因此熱氣球只要停止加熱，氣球體積就會(huì)縮小，浮力減小，降回地面。

（4）鹽水選種：配置鹽水，使其密度小于優(yōu)質(zhì)種子的密度且大于劣質(zhì)種子的密度。

（5）密度計(jì)：用來測定液體密度的儀器。其原理是根據(jù)物體漂浮時(shí)受力平衡及阿基米德原理制成。同一密度計(jì)漂浮在不同的液體中，所受浮力相同，密度計(jì)浸入液體的體積越大，該液體的密度越小。

應(yīng)用提升

例1 （2022·江西）如圖1所示，在家庭小實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)想讓沉底的雞蛋漂浮在水面上，下列操作可行的是（）。

A. 向杯子中加鹽

B. 向杯子中加水

C. 倒出少量的水

D. 輕輕搖晃杯子

解析：雞蛋沉底，說明雞蛋受到的浮力小于其重力，即F浮 < G。雞蛋排開液體的體積不變時(shí)，由F_浮= G_排= ρ_液gV_排可知，應(yīng)向杯中加鹽，增大液體的密度，以增大雞蛋所受浮力，當(dāng)浮力增大到大于雞蛋的重力時(shí)雞蛋會(huì)上浮，最后漂浮在水面。答案：A。

例2（2022·江蘇·常州）2022年1月，海嘯導(dǎo)致南太平洋島國湯加淡水緊缺，為實(shí)施人道主義救援，中國海軍五指山艦日夜兼程抵達(dá)湯加之后，停泊于碼頭旁并通過管道向陸地輸送550 t淡水，如圖2所示，輸水過程中，五指山艦（）。

A. 艦體略上浮，受到浮力不變

B. 艦體略上浮，受到浮力變小

C. 艦體略下沉，受到浮力不變

D. 艦體略下沉，受到浮力變大

解析：五指山艦始終漂浮在水面上，根據(jù)浮沉條件，漂浮時(shí)，浮力等于重力，輸水過程中，五指山艦的總重力減小，故受到的浮力減?。桓鶕?jù)阿基米德原理得V_排= F_浮/ρ_水g，當(dāng)浮力變小時(shí)，V_排變小，即艦體上浮。答案：B。

例3 （2022·河南）兩同學(xué)分別在底端封閉的兩支相同吸管中裝入不同質(zhì)量的細(xì)沙，制成了A、B兩支密度計(jì)，放入同一個(gè)盛有水的燒杯中，靜止后如圖3所示。下列說法正確的是（）。

A. 密度計(jì)A所受的浮力較小

B. 密度計(jì)B所受的重力較小

C. 兩密度計(jì)底部所受水的壓強(qiáng)相等

D. 兩密度計(jì)在水面處的刻度值不同

解析：由圖可知，V_A排< V_B排，由F_浮= G_排= ρ_水V_排g可知，F(xiàn)_A浮< F_B浮，故A正確；兩支密度計(jì)均漂浮在水面，則密度計(jì)受到的浮力等于自身的重力，因?yàn)镕_A浮< F_B浮，所以G_A< G_B，故B錯(cuò)誤；由圖可知，兩密度計(jì)底部到水面的距離h_A< h_B，由p = ρgh可知，兩密度計(jì)底部所受水的壓強(qiáng)p_A< p_B，故C錯(cuò)誤；密度計(jì)在水面處的刻度值為水的密度，所以兩密度計(jì)在水面處的刻度值相同，故D錯(cuò)誤。答案：A。