浅析浮力模块中漂浮类的临界问题

王国

【摘要】浮力模块是初中物理中难度较大的一个知识板块，而浮力模块中与漂浮有关的问题在习题中出现的频次较高。大多数学生在面对漂浮的相关问题时，只能想到与漂浮有关的基础知识点。但遇到较难的题型，尤其是与漂浮有关的临界问题时，更是感到无从入手，找不到突破口。本文针对漂浮题型中经常出现的临界问题，谈一谈笔者的见解。希望能为学生在解决该类问题时，提供一种切实可行的分析思路。

【关键词】浮力;模块;临界问题

正文：对于漂浮类的临界问题，经常出现的题型是。然后往容器中持续缓慢地加入一定量的水，让求此时木块所受的浮力或者水对容器底的压强等其它物理量。对于这类问題的分析思路，笔者个人的观点是：教师首先应该提问学生，加水之前木块在容器中受几个力？引导学生得出结论：加水之前，木块在容器中受两个力，即：重力和支持力，且重力和支持力大小相等。紧接着提问学生：加水之后，木块受几个力？再一次引导学生得出结论：加水之后，木块受三个力，即：重力、支持力、浮力，且浮力与支持力大小之和等于重力的大小。当学生将结论回答出来以后，教师应再一次抛出问题：不断往容器中加水，木块所受的浮力和支持力将会怎样变化？在此环节，教师应给予学生充分地思考时间，可以让学生分组讨论，在此基础上得出结论：不断地往容器中加水，根据阿基米德原理，浮力将会不断地增大，由于重力不变，木块所受的支持力将会减小。此时，教师应趁热打铁接着提问：当浮力增大到和重力相等时，木块还受支持力吗？这样就可以把学生引导到临界问题上来，让学生明白当浮力增大到和重力相等时，支持力为零，木块恰好处于漂浮状态，也就是摘要中所说的临界状态。在此基础上，教师可以给学生再一次布置任务：可以让学生分组思考、讨论：如何计算木块处于临界状态时，加水的深度？当学生将临界时加水的深度计算出来以后，教师就可以引导学生根据题目中的已知条件，对题目中提出的问题，进行具体的分析了。

以下面两道例题为例，笔者阐述一下自己在解决这类问题时的分析思路：

例1：如图所示，将底面积为 的正方体木块 放入容器 中。持续缓慢地往容器中加水，一段时间后，木块浮起。求加水深度为 时，木块所受的浮力（已知水的密度为 ，木块 的重力为 ）。

总结：

以上两道例题的共同点都是：当木块所受的浮力等于重力时，木块所受的支持力为零，此时木块恰好处于漂浮状态，也就是刚好浮起。当把木块恰好浮起时的临界深度算出来，再与题目中给出的已知深度相比较，就可以知道此时木块是处于漂浮状态，还是沉底状态了。若题目中的相关条件是用字母表示，或者题目中并未给出已知的加水深度。就要在计算出临界深度的基础上，分情况讨论，得出不同情况下的最终结论。笔者认为：教师引导学生分析当木块所受的支持力为零时，木块恰好处于漂浮状态，并计算出此时的临界深度，是讲解这类问题的核心步骤。当这一核心步骤完成以后，就可以让学生自己尝试着根据题目中的已知条件，对该问题进行具体的分析了。教师在此基础上，做进一步的补充和完善。之后，再留给学生充足的归纳和总结时间，才能使学生将该类问题的模型建构出来，从而使学生的思维能力得到一个质的突破。

注：本文中的例题引用的是2020年克拉玛依市中考物理第三次模拟考试时的压轴题。