初中物理浮力的巧解

吴 琴

(广东省深圳市光明区实验学校 广东 深圳 518106)

浮力是初中物理中的难点，因为它综合了重力、压力、压强、密度等所有初中力学知识。很多学生一学到浮力内容就陷入了“剪不断，理还乱”的怪圈，这道题好不容易弄懂了，但题目稍一变化，又不会了。说到底，还是学生解决问题的方法没掌握，运用知识的能力没提高，知识的迁移能力不够。这就要求我们教师在讲解浮力知识时要系统，结合实际，多举实例并由浅入深。讲习题时注意以点带面，归类总结，举一反三，着重学生的易错易混点，反复练习，突破难点。

下面我就浮力小题中的两类易错题举例进行分析，希望能够抛砖引玉，与大家共勉。

类一：根据物体的状态，利用阿基米德原理或浮沉条件判断比较浮力大小

例1:如图所示，两容器中分别盛有甲乙液体，将一个由某种材料制成的实心球放入甲液体中，小球漂浮在液面上；若把它放入乙液体中，小球沉入杯底。则比较小球在两液体中所受的浮力F甲F乙，两液体的密度ρ甲ρ乙。

解析：本题的关键词是同一个小球，不同的液体，因为在甲液体中小球漂浮，由浮沉条件知，浮力等于小球的重力；在乙液体中，小球下沉，由浮沉条件知，浮力小于小球的重力所以浮力F甲>F乙。注意此时不能用阿基米德原理判断浮力大小，因为公式F浮=ρ液gV排中，ρ液和V排两个量都不同，所以只能用浮沉条件去判断。再根据浮沉条件与密度的关系可知，ρ液>ρ物，物体上浮至漂浮，ρ液﹤ρ物，物体下沉，所以ρ甲>ρ乙

例2:如图所示，将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形，分别放入相同的甲、乙两杯水中，静止时甲杯中橡皮泥所受的浮力为F甲，乙杯中橡皮泥所受的浮力为F乙，则F甲F乙(填“>、﹤或=”)，______杯中水面升高得多。

解析：本题的关键词是相同的橡皮泥，相同的液体，不同的形状，同一物体重力相同，由浮沉条件可知，漂浮时F浮=G物，下沉时F浮﹤G物，所以F甲﹤F乙，再根据阿基米德原理，F浮= ρ液gV排，ρ液相同，所以V排甲﹤V排乙，乙杯中水面升高得多。注意此题相当于轮船的原理，乙中的橡皮泥做成空心的，增大了排开水的体积，从而增大了可利用的浮力。

例3:体积相同的甲、乙、丙三个小球，放在同一液体中静止后的位置，甲漂浮乙悬浮丙下沉，如图所示，三个小球所受浮力的关系是F甲F乙F丙，三小球的密度关系是ρ甲ρ乙ρ丙。

解析：本题的关键词是同种液体，体积相同、不同材料的小球，根据阿基米德原理，F浮= ρ液gV排，同种液体中ρ液相同，比较浮力，只需比较V排即可，V排甲﹤V排乙=V排丙所以由图可知F甲﹤F乙=F丙，再根据浮沉条件与密度的关系可知，ρ液>ρ物，物体上浮至漂浮，ρ液=ρ物物体悬浮，ρ液﹤ρ物，物体下沉，所以ρ甲﹤ρ乙﹤ρ丙。

例4:在帮妈妈做家务的时候，小明发现两根相同体积的筷子，甲浮在水面上，乙沉在水底，如图，由此可知甲比乙( )

A.所受浮力小 B.质量大

C.所受压强大 D.密度大

解析：本题的关键词是同种液体，体积相同的不同材料的筷子，分析可见，此题与例3道理相同，根据阿基米德原理，F浮=ρ液gV排，同种液体中ρ液相同，比较浮力，只需比较V排即可，V排甲﹤V排乙，所以F甲﹤F乙，再根据浮沉条件与密度的关系可知，ρ甲﹤ρ液，ρ乙>ρ液，所以ρ甲﹤ρ乙，由密度公式m=ρV，V相等，可知m甲﹤m乙，由液体的压强P=ρgh知，深度越大，压强越大，P甲﹤P乙，所以此题选A。

类二：深入理解阿基米德原理的内容，并会灵活应用，结合密度巧妙运用密度的两套单位，根据物体质量与排开液体质量的关系解决浮沉情况。

例1:小明将质量为120g的物体放入盛满水的溢水杯中，当物体静止时，溢水杯中溢出了100cm3的水，则物体(g取10N/kg)( )

A.漂浮在水面上 B.悬浮在水中 C.沉在溢水杯底部 D.受到1.2N的浮力

解析：由溢出水的体积可得溢出水的质量，水的密度ρ水=1g/cm3，m排=ρ水V排=1g/cm3×100cm3=100g，则溢出水的质量为100g，∴m物>m排，G=mg即G物>G排，即G物>F浮(阿基米德原理F浮=G排)，所以物体下沉，选C。

例2:把一塑料块(ρ塑=0.9×103kg/m3)放入盛满酒精的烧杯中，静止时溢出8g酒精(ρ酒=0.8×103kg/m3)，若它放在盛满水的烧杯中，则从杯中溢出的水的质量是______g。(g取10N/kg)

解析：∵ρ塑>ρ酒，∴塑料块在酒精中下沉，m排酒=8g，ρ酒=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3，∴V塑=V排=m排酒/ρ酒=8g/0.8g/cm3=10cm3，m塑=ρ塑V塑==0.9g/cm3×10cm3=9g；又∵ρ塑﹤ρ水，∴塑料块在水中漂浮，F浮=G塑，即G排水=G塑(阿基米德原理F浮=G排)，m排水=m塑=9g。

例3:杯中盛满水，将一密度为0.9×103kg/m3的塑料小球轻轻放入水中，溢出10g的水，若将该塑料球轻轻放入盛满酒精的杯中，酒精的密度为0.8×103kg/m3.则溢出的酒精质量( )

A、等于10g B、大于10g C、小于10g D无法确定

解析：∵ρ塑﹤ρ水，∴塑料块在水中漂浮，F浮=G塑，即G排水=G塑(阿基米德原理F浮=G排)，m排水=m塑=10g。又∵ρ塑>ρ酒，∴塑料块在酒精中下沉，F浮酒﹤G塑，即G排酒﹤G塑，m排酒﹤m塑，∴m排酒﹤10g，选C。

以上三例，灵活运用了密度的两套单位和阿基米德原理的公式，浮力等于排开液体的重力，比较重力和浮力大小也就是比较G物和G排，也就是比较m物和m排，再巧妙的结合密度公式和单位换算，省去了直接计算浮力的繁琐过程，使问题简单化，但对学生的理解能力和灵活运用知识的能力要求更高了。