浅析浮力问题中的解题思路与策略

赖莉兰

【摘要】浮力问题是初中物理的重难点问题之一，总的来说主要有两大解决思路：一是利用阿基米德原理法，代入浮力公式进行计算得到结果；二是受力分析，关注研究对象的状态的变化.本文结合实例，对于这两种方法的具体应用情境进行探讨，总结解题的思路与策略.

【关键词】初中物理；浮力；受力分析

浮力问题在初中物理试题中较为常见，令很多学生望而却步，无从入手.对于其中较为简单的问题，可以利用常规的做题方法解决.但是在面对难题时也不是没有思路，采取阿基米德原理法和受力分析法，循序渐进地分析浮力的来源和大小，就可以轻而易举地攻克浮力难题.下面根据几道例题详细讲解一下这两种方法，总结归纳解题经验.

1 阿基米德原理法

阿基米德原理是指，浸在流體（如水，空气等）中的物体受到流体竖直向上托起的作用力，称为浮力，其大小等于物体所排开流体的重力大小.用公式表述为F浮=ρ液V排g，在应用时要注意排开流体的密度大小和物体排开流体的体积大小.

例1 用盐水浸泡水果可以清洗表面的农药残留.小明从市场上购买了一些苹果，他把其中一个苹果放在一个装有适量盐水的容器中进行清洗，如图1所示苹果静止在盐水中，向容器中加盐并搅拌均匀.下列说法正确的是（  ）

（A）苹果仍悬浮，受到的浮力大小不变.

（B）苹果将下沉，受到的浮力变小.

（C）苹果将上浮，受到的浮力增大.

（D）容器受到的重力和桌面对于容器的支持力是一对相互作用力.

解析 由图1可知，苹果处于悬浮状态时受力平衡，苹果所受的力有两个：重力和浮力，且两者都作用在苹果的竖直方向上，所以两者的大小相等.在加盐后，此时苹果排开液体的体积是一定的，但是盐水的密度增大了，由阿基米德原理的浮力公式F浮=ρ液V排g可知，苹果所受的浮力增大，且在短时间内大于苹果的重力，苹果将上浮.由此可知选项（C）是正确的，排除选项（A），（B）.对于（D）选项，容器受到的重力作用在容器上，不包括盐水和苹果的重力，而桌面对于容器的支持力等于容器、盐水以及苹果三者的重力之和，这两个力在数值大小上不相等，而相互作用力大小必然是相等的，所以选项（D）不符合题意.

例2 如图2所示的容器中装有适量的水，水中有一个物块被细线系在容器底部.已知

水深为0.5m，容器底面积为0.4m2，物块的体积为4×10－3m3，水的密度为1.0×103kg/m3，物块的密度为0.8×103kg/m3，重力加速度g=10N/kg.试求木块受到的浮力大小.

解析 物块浸没时排开水的体积即为自身的体积大小，代入公式F浮=ρ液V排g可得F浮=ρ水V物g=1.0×103kg/m3×4×10－3m3×10N/kg=40N.

评析 例1和例2都利用了阿基米德原理浮力公式进行简单的计算，在代入公式中相应的项时不能混淆对应的密度和体积的大小，要分析研究对象的变化量，正确运算就可以得到答案.

2 受力分析法

受力分析法广泛地应用于浮力问题中，浮力从本质上来说属于力学的范畴，所以受力分析时，将其与其他的力联系起来进行讨论，分析物体所处的状态.需要注意的是，此处仍需要利用到阿基米德原理，根据阿基米德原理使用控制变量法进行简单判断即可.

例3 如图3所示，一容器中装有适量的水，在一个玻璃试管下挂着一个小物块，玻璃试管浮在水面上.现在将小物块取下来放入试管中，试管仍然悬浮在水面上，则下列说法正确的是（  ）

（A）容器内的水面高度将下降.

（B）容器内的水面高度将上升.

（C）玻璃试管排开水的体积不变.

（D）玻璃试管排开水的体积增大.

解析 本题有两个关键解题点：一是小物块无论是放在试管中还是挂在试管下面，试管的状态都是悬浮的.二是根据力的平衡原理，两者的总重力都与浮力的大小相等，但是这两种悬挂方式不影响总重力的大小的，因此浮力不变，排水体积也不会变化，从而容器内的水面高度不变，由此排除选项A、B.但是在小物块未放进试管时，排水总体积为小物块体积加上玻璃试管的排水体积，而小物块放入试管后，只能由玻璃试管来提供排水体积，所以必然增大.由此可知（D）选项正确.

例4 如图4所示，有一个实心的球状物体，在空气中弹簧测力计称重时，弹簧测力计的示数为12N；如图5所示，现有一装有适量水的容器，将物体一半的体积浸入水中，此时弹簧测力计的示数减小为5N.当把物体从弹簧测力计上取下并且放入水中直至静止时，物体受到水的浮力大小为（  ）

（A）5N. （B）7N. （C）12N. （D）14N.

解析 当把物体一半的体积浸入水中时，物体受到水的浮力和重力两个力作用.由弹簧测力计的示数大小为5N可知，此时的浮力大小F浮=G－F=12N－5N=7N.假设理想情况下将物体整个浸没，由阿基米德原理得到此时的浮力大小F浮′=2F浮=14N.此时物体所受的浮力大于重力，所以物体会上浮直至两者相等，因此最终的浮力大小就等于重力大小12N.（C）选项正确.

评析 例3在使用受力分析法时抓住了在物体两种状态前后的不变量，即总浮力的大小，又抓住了变量，即体积产生对象的改变，透彻地分析了题目的变与不变，再结合力的平衡分析就可以得到答案.例4则是结合了阿基米德原理，对体积的变化进行了分析，再结合力学探讨浮力大于重力时的情况，就可以得到最终平衡状态时的效果.

3 结语

阿基米德原理法和受力分析法本质上是互相联系的，在解决问题时两者都会发挥作用，只是不同题目可能的侧重点不同.学生需要熟练掌握这两种方法，浮力问题自然迎刃而解.