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浮力的计算方法

        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。 
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