uicolor alpha:谈初中物理中的浮力计算

在初中物理力学部分中,浮力既是教学中的重点,也是难点。有关浮力方面的计算也一直是中考命题的热点问题。教学中发现学生在解决这类问题时，由于理不清知识间的联系，往往觉得眼前一片迷茫，或者由于对物体的浮沉条件以及阿基米德原理等内容没有深刻的理解与认识，则根据题给的条件，乱套公式，致使问题解错。那么，教师应当如何引导学生分析题意，从中找出正确的计算方法呢？

笔者就浮力计算中如何教给学生方法、引导学生分析问题、解决问题、突破其难点，谈谈个人的见解，供同仁参考。

一、正确理解浮力中的有关概念

关于浮力部分内容中的基本概念，能够正确理解，是解浮力计算题的关键。如浮力的定义、浮力的方向以及浮力产生的原因，物体在液体中上浮、下沉、悬浮或在液面上漂浮等。

二、掌握物体在液体中的浮沉条件

当F浮 > G物（ρ物<ρ液）时，物体上浮，静止时物体漂浮在液面上，这时F浮=G物；当F浮=G物(ρ物=ρ液)时，物体悬浮；当F浮ρ液)时，物体下沉，静止时物体沉底，这时F浮=G物-N(N为支持力)。物体在液体中悬浮或漂浮在液面上时，二力平衡。

三、正确理解阿基米德原理

能够正确理解阿基米德原理是计算浮力的关键，公式F浮=G排=m排g=ρ液gV排中，G排表示被物体排开液体重力，m表示被物体排开液体质量，ρ液表示液体密度，V排表示被物体排开液体体积。当物体全部浸入液体中时，V排=V物；当物体部分浸入液体中时，V排

四、浮力计算的常用方法

1、利用弹簧测力计求浮力：F浮=G物-F读，此方法仅适用于用弹簧测力计在液体中称物体重力时受到的浮力。

2、利用浮力产生的原因求浮力：F浮=F向上-F向下，此方法仅适用于浸入深度已知的、形状规则的正方体或正方体物体的浮力。

3、根据力的平衡求浮力：F浮=G物，此方法仅适用于物体在液体中悬浮或在液面上，漂浮。需要注意的是悬浮与漂浮有不同点：悬浮时是浸没在液体中，V排=V物；漂浮时，V排

4、根据阿基米德原理求浮力：F浮=G排=m排g=ρ液gV排，此方法普遍适用于所有液体或气体。

四、典例分析：

例1：有一个重7.02N的铁球，当它浸没在水中时，受到多大的浮力？（取g=10N/Kg）

分析：由F浮=G排可知，欲求铁球在水中受到的浮力，就要求被铁球排开水的重力；由G排=m排g可知，欲求铁球排开水的重力，就要求被铁球排开水的质量；由m排=ρ排V排可知，欲求铁球排开水的质量，就要求铁球排开水的体积；由V排=V物可知，欲求铁球排开水的体积，就要求铁球的体积；由V铁=m排/ρ铁可知，欲求铁球的体积，就要求铁球的质量；ρ铁查表可知，由m铁=G铁/g可知，欲求铁球质量，就要求铁球的重力，此时，G铁、g为已知条件。具体计算过程如下：

方法一、用分步计算法求解：

铁球的质量m铁=G铁/g =7.02N/10N/Kg=0.702Kg

铁球的体积V铁=m铁/ρ铁=0.702Kg/7.6×103kg/m3=8.9×10-5m3

铁球排开水的体积V铁=V铁=8.9×10-5m3

这时又可分成两种方法计算:

第一种铁球排开水的质量：

m排=ρ水V排=1.0×103kg/m3×8.9×10-5m3=8.9×10-2 kg

铁球排开水的重力：

G排=m排g=8.9×10-2 kg×10N/kg=0.89N

铁球在水中受到的浮力：

F浮=G排=0.89N

第二种用阿基米德原理

F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8.9×10-5m3=0.89N

方法二、用公式推导法求解

分析：根据阿基米德原理、质量与重力的关系

      F浮=G排，   G排=m排g

根据密度公式与铁球全部浸入水中、得

m排=ρ排V排，  V排=V物

根据密度公式和质量与重量关系、得

V铁=m铁/ρ铁，  m铁=G铁/g

    计算过程：F浮=G排=m排g=ρ水gV排=ρ水gV铁=ρ水g m铁/ρ铁=ρ水g G铁/ρ铁g

    =ρ水G铁/ρ铁=1.0×103kg/m3×7.02N/7.9×103kg/m3

=0.89N

答:铁球在水中所受浮力为0.89N.

例2：一实心铜球投入足量的水中，受到的浮力是104N，投入足量多水银中受到的浮力是多少？（g=10N/kg,ρ铜=8.9×103 kg /m3；ρ水银=13.6×103 kg /m3）

解析：实心铜球投入水中下沉而没入，则：

V铜=V排=F浮/g水g水=104N/1.0×103kg/m3×10N/kg=1m3

G铜=ρ铜gV铜=8.9×103kg/m3×10N/kg×1m3=8.9×103N，当铜球投入水银中，静止后将处于漂浮状态，则：F浮=G物=8.9×103N。

方法指导：判断物体在液体中的状态是解浮力问题的关键。

以上例题中，分步计算法适用于中下等成绩的学生接受掌握,一看便知,但是计算量大,需要多次计算,结果会产生误差.公式推导法适用于上等成绩的学生接受掌握,具有较强的综合运用知识的能力和抽象的思维能力.其特点是计算量小,在推导过程中能消去某些量,结果较准确,能减小误差.正确掌握公式推导法,能使问题化繁为简、化难为易，准确迅速，有助于学生学习兴趣的提高和创造性思维能力的发展。

总之，无论采用哪种方法，首先得要进行题意分析，透彻理解已知量与未知量以及它们之间的相互关系，做到胸中有数、胸有成竹，然后找出其中一种切实可行的方法和技巧算出结果来。