探究浮力的大小跟哪些因素有关

贾元真　富春竹　祝蕊

要点提炼

1.重点

（1）研究方法：控制变量法。

①控制液体密度ρ_液相同，改变物体浸在液体中的体积V_浸，V_浸越大，物体所受到的浮力越大。

②控制物体浸在液体中的体积V浸相同，改变液体的密度ρ_液，ρ_液越大，物体所受到的浮力越大。

（2）数据处理：称重法。本实验求浮力的依据是二力平衡。在竖直向上方向有物体受到弹簧测力计的拉力F_拉和液体对物体的浮力F_浮，在竖直向下方向有物体受到的重力G，由此得出F_浮= G - F_拉。

（3）由V_浸过渡到V_排。采用控制变量法设计实验方案时，教材选用了物体浸入液体中的体积V_浸，没有直接引入物体排开液体的体积V_排，但是在考试中又经常出现V_排（如下文的例题），很多同学对这两个量的理解不深刻。其实V_浸易于观察，但难于测量；V_排不易观察，但易于测量。只要借助体积守恒的思想，用排水法就可以完成由 V_浸到V_排的合理过渡。

2.易错点

部分同学误认为浮力的大小与物体浸入液体的深度有关。在常规实验中，同学们容易得出以下错误结论：在物体浸没前，物体受到浮力的大小随浸入液体深度的增加而增大；当物体浸没后，浮力的大小不变。

这个结论的错误之处是：在物体浸没前，物体浸入液体的深度增加时，并没有控制V_浸（V_排）这个影响浮力大小的因素保持不变。因此，物体浸入液体深度的增加是表象，实质是V_浸（V_排）增大，导致浮力增大，并不是深度的变化引起了浮力的变化。

3.难点

本实验在求出F_浮的基础上，通常还会结合阿基米德原理进行相关物理量计算的考查，提高考题的难度。

（1）计算排开液体的重力：根据阿基米德原理F_浮= G_排，即可求得。

（2）计算被测物体的体积及密度：根据阿基米德原理F_浮= G_排= ρ_液gV_排，V_物= V_排，可以计算出浸没在液体中物体的体积。再根据G = mg，ρ = m/V，求得物体的密度。

（3）计算液体的密度：在求得V_排的基础上，由阿基米德原理F_浮= G_排= ρ_液gV_排，得ρ_液=F_浮/gV_排，即可计算出液体密度。

探究应用

例 （2022·贵州·黔西南）小明与同学一起利用弹簧测力计、玻璃杯、金属块、水、浓盐水等实验器材，探究浮力的大小与哪些因素有关。他们正确地进行了如图所示的实验操作：

（1）根据以上实验，把表中数据填写完整。

（2）分析实验②③可得：液体密度相同，金属块排开液体的体积越大，浮力越______________。分析实验③④可得：金属块排开液体的体积相同，液体密度越大，浮力越____________。

（3）结论：浮力的大小与____________和____________有关。

（4）用这种实验方法，还可以测量____________的密度。

（5）小明完成上述实验后，找来合适的玻璃杯，倒入足够深的水，将挂在测力计上的金属块逐渐下降，但不接触容器底。绘制出了实验中测力计的示数F随物体下表面至水面深度h变化的F-h图象（图⑤）。分析图象可知：当金属块浸没水中后继续下降过程中测力计的示数____________，这表明：浸没在水中的物体受到的浮力跟浸没的深度____________。

答案：（1）1.2 （2）大 大 （3）物體排开的液体的体积 液体密度 （4）金属块（或浓盐水） （5）不变 无关