Question

浮力的计算方法

Answer 1

初中物理浮力部分内容中，浮力计算既是重点，也是难点。在历年升学考试中分值占一定比例。很多考生由于解题思路不清，对这部分题型感到束手无策，在考试中更容易失分。如能正确解答浮力计算，有利于培养学生 抽象思维 能力、创造性能力、动手动脑能力和综合应用知识的能力。
1. 正确理解浮力中的有关概念
关于浮力内容中的基本概念，能够正确理解，是解浮力计算题的关键。如浮力的定义、浮力的方向以及浮力产生的原因，物体在液体中上浮、下沉、悬浮或在液面上漂浮等。
2. 掌握物体在液体中的浮沉条件
当F浮＞G物（ρ物＜ρ液）时，物体上浮，静止时物体漂浮在液面上，这时F浮＝G物。
当F浮＝G物（ρ物＝ρ液）时，物体悬浮。
当F浮＜G物（ρ物＞ρ液）时，物体下沉，静止时物体沉底，这时F浮＝G物－N（支持力）。
物体在液体中悬浮或漂浮在液面上时，二力平衡。
3. 正确理解阿基米德原理
正确理解阿基米德原理是计算浮力的关键。
在公式“F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排”中，G排表示被物体排开液体的重力，m排表示被物体排开液体的质量，ρ液表示液体的密度，V排表示被物体排开液体的体积。
当物体全部浸入液体中时，V排＝V物；当物体部分浸入液体中时，V排＜V物。
浮力的大小只与液体的密度、排开液体的体积有关，而与其他因素无关。阿基米德原理适用于所有液体和气体中。
4. 浮力计算的常用 方法
（1）弹簧秤法（F浮＝G物－F读）
此方法仅适用于用弹簧秤在液体中称物体重力时受到的浮力。
例1 一个金属块挂在弹簧测力计上，在空气中称读数为27 N，把它浸没在水中称测力计读数为17 N，此金属块受到的浮力是多少？（g＝10 N/kg）
分析 金属块浸没在水中称，弹簧测力计的示数比在空气中称时示数变小，这是因为金属块受到了水的向上浮力作用，所以F浮＝G－F＝27 N－17 N＝10 N
（2）平衡法（F浮＝G物）
此方法仅适用于物体一部分浸没在液体中处于漂浮状态，或完全浸没在液体中处于悬浮状态时，可根据“F浮＝G物”求浮力。
例2 将质量为800 g的铜块（体积为2 dm3）放入水中静止时其所受浮力是多少？
分析 此题没有明确铜块是实心还是空心，所以铜块放入水中的状态不能确定。但我们可以求铜块密度：
ρ铜＝m/V＝0.8 kg/2×10-3 m3 ＝ 0.4×103 kg/m3
因为ρ铜＜ρ水，所以铜块放入水中处于漂浮状态，即F浮＝G铜
（3）阿基米德原理法（F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排）
此方法适用于所有液体或气体中。
例3 一块质量为2.7 kg的实心铝块（ρ铝＝2.7×103 kg/m3）放在足够多的水中，受到的浮力是多大？
分析 因为ρ铝＞ρ水，所以铝块放在足够多的水中必然下沉，即
V排＝V物＝2.7 kg/2.7×103 kg/m3 ＝10-3 m3
然后根据阿基米德原理即可求浮力。