初中物理经典解析——浮力的计算方法.doc

浮力的计算方法
一、浮力的来源
设想一个立方体浸没在水中，如图1所示，它的6个表面都受到水的压力，它的左右、前后两侧受到的压力是大小相等、方向相反的，即受力互相平衡；只有上下两个表面由于深度不同，水的压强不同，受到水的压力也因而不相等。下表面受到水向上的压力F1大于上表面受到水向下的压力F2，向上和向下这两个压力之差就是液体对浸入物体的浮力。浮力的方向总是竖直向上的，与重力的方向相反。
二、浮力大小的计算方法
1．两次称量求差法
由上面的分析知道，浮力的方向是竖直向上的，与重力的方向刚好相反，所以先用弹簧测力计称出物体在空气中的重力F1，然后把物体浸入液体中，这时弹簧测力计的读数为F2，则。
一个重2N的钩码，把它挂在弹簧测力计下浸没在水中时，弹簧测力计的读数是1．2N，则钩码受到的浮力是
解析由得
2．二力平衡法
把一个物体浸没在液体中让其从静止开始自由运动，它的运动状态无非有三种可能：下沉、不动或上浮。物体浸没在液体中静止不动，叫做悬浮，上浮的物体最终有一部分体积露出液面，静止在液面上，叫做漂浮。下沉的物体最终沉入液体的底部。根据物体的受力平衡可知，悬浮和漂浮的物体，浮力等于重力，即而下沉后的物体还要受到容器壁的支持力，故，即
例2一轮船由海里航行到河里，下列说法正确的是（）
A．轮船在河里受到的浮力大B．轮船在海里受到的浮力大C．轮船所受浮力不变D．无法确定浮力的大小
解析轮船由海里航行到河里，根据轮船漂浮的特点可知，其所受的浮力大小等于物体的重力，故正确答案为选项C。
3．阿基米德原理法
阿基米德原理的内容是：浸入液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力，即
阿基米德原理法常常与二力平衡法相结合使用。
例3如图2所示，把一个小球分别放入盛满不同液体的甲、乙两个溢水杯中，甲杯中溢出液体的质量是400g，乙杯中溢出液体的质量是500g，则小球质量是________g。
解析根据阿基米德原理知，图甲中小球受到的浮力为
图乙中小球受到的浮力为

而图甲中小球是沉入液体底部的，由二力平衡法分析知，图乙中小球是漂浮在液体表面的，故即，故。
4．公式法
由阿基米德原理知这是求浮力常用的公式
例四三个直径相同的甲球、乙球、丙球分别放入水中，最终平衡时如图3所示，则受到的浮力大小关系是________。
解析三球浸入水中的体积关系为，由浮力公式知。浮力公式是解决浮力大小问题的重要工具，它与其他几种方法相结合，可以解决几乎所有的浮力大小的计算问题。
下面根据公式法与二力平衡法来推导实心物体在液体中的沉浮条件。由二力平衡法的分析知，实心物体完全浸没在液体中有上浮、静止和下沉三种可能：
当时，下沉；当时，悬浮；当时，上浮，最后漂浮。由浮力公式知又因为物体浸没在液体中，故。联立以上各式得：当时，物体将下沉；当时，物体处于悬浮状态；当时，物体将向上运动，最后处于漂浮状态。这是一个重要的结论，请看下面的例题。
例5测定人体血液密度的方法是：在几支试管内分别装入密度不同的硫酸铜溶液，再向每支试管内滴入一滴血液，若血液在某一支试管内悬浮，那么血液的密度就________（填大于、等于或小于）该试管内硫酸铜溶液的密度。
解析因为血液在试管内硫酸铜溶液中处于悬浮，故ρ血液＝ρ硫酸铜，血液的密度等于该试管内硫酸铜溶液的密度。
三、综合应用对于综合性题目，即浮力与密度、压强、二力平衡条件和杠杆等相结合类题目，只要灵活运用以上各种方法，问题可以得到顺利解决。请看以下几个例题。

某同学利用同一密度计来测量和比较甲、乙两种液体的密度，其测量情况如图4所示，则甲、乙两种液体的密度关系是（）A．B．C．D．不能确定
解析图中甲、乙两种液体都能使密度计漂浮在液面上。由二力平衡法知F浮甲＝F浮乙＝G物，又因为密度计浸入液体甲中的体积大于浸入液体乙中的体积。即。由公式法知，，故有

由知
故选项C是正确的。
图5是一饮水机结构的剖面示意图，控水槽中浮体A与阀门C通过一轻杆相连，已知桶内纯净水的水位高40cm，阀门C横截面积是1cm2，不计浮体A、阀门C本身的质量，求保持一定水位时，浮体A受到的浮力是多少？解析先对浮体A进行受力分析，浮体A受到浮力和阀门C对浮体A的压力而平衡，故。阀门C对浮体A的压力与浮体A对阀门C的支持力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故浮体A对阀门C的支持力也等于浮体A的浮力，即再对阀门C作受力分析，因不计重力，阀门C受到水的压力和浮体A的支持力而平衡，故，所以
一块冰浮于水面上，那么当冰熔化后，其水面高度是否变化？如果冰里含有石块或木块，水面高度又如何变化？
解析要判断冰熔化前后水面高度的变化情况，就要比较熔化前的V排与熔化后的大小，是木块或石头在冰熔化后排开水的体积。（1）若冰里无杂质，设冰的质量为m冰，熔化后冰变成水的