浮力 阿基米德原理学习方法导航.doc

浮力 阿基米德原理学习方法导航 1在用语言或文字表达物理量或物理概念的过程中，常常会遇到一些表面意思相近的表述，如不加以仔细的区分则很容易混淆它们的含义。因而我们在学习的过程中要学会比较它们的不同内涵，只有不断地比较，我们对它们的内涵的理解才会越深刻。在学习浮力问题时当然也少不了比较这种有效的学习方法。请看下面，你能比较出它们的区别吗？（1）物体的重力和物体排开的液体的重力。（2）物体的体积和物体排开的液体的体积。（3）物体的密度和液体的密度。（在下面都有说明）（4）物体的视重和实重。（5）物体的体积、物体的浸入液体中的体积和物体露出液面的体积三者间的关系。（6）物体所受重力的展开式：G物=物V物g物体所受浮力的展开式：F浮=G排=液V排g。2要学会对物理规律和原理深入的理解，对阿基米德原理也要这样。浸入液体里的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力的大小。这就是阿基米德原理，它的数学表达式是：F浮=G排=液V排g。对阿基米德原理及其公式的理解，应注意以下几点：（1）阿基米德原理阐明了浮力的三要素：浮力作用在浸入液体（或气体）里的物体上，浮力的方向是竖直向上的；浮力的大小等于物体排开液体（或气体）受到的重力，即F浮= G排液。（2）“浸入”的含义，是指物体“部分进入”或“浸没”在液体中两种情况下。这两种情况下，排液体积不同，前一种情况V排V物，后一种情况V排=V物。阿基米德原理对这两种情况都是适用的。（3）公式中的“排开液体的体积”即V排和物体的体积V物，它们在数值上不一定相等。当物体浸没在液体里时，V排=V物，此时，物体在这种液体中受到浮力最大。如果物体只有一部分体积浸入液体里，则V排V物，这时V物=V排+V露。当液体的密度一定时，根据F浮=液V排g，物体排开液体的体积小，物体受到的浮力就小；物体排开液体的体积大，物体受到的浮力就大。物体受到的浮力跟它排开液体的体积成正比，由此看出浮力的大小跟物体体积的大小无关。（4）根据阿基米德原理公式F浮=液V排g，当物体排开液体的体积V排一定时，浮力的大小跟液体的密度成正比，即浮力的大小跟液体密度液，物体排开液体的体积V排有关，而与物体自身的重力、体积、密度、形状无关。当浸没在液体里的物体受到的浮力大小也不随物体在液体中的深度的变化而改变。（5）阿基米德原理也适用于气体，F浮=气V排g，而且浸在大气里的物体，V排=V物。3应用举例：例1：体积是0.002 m3的铝块，当它的一半体积浸没在水中时，铝块受到的浮力是多少？当它全部浸入酒精中时，受到的浮力又是多大？（酒=0.8103 kg/m3，铝=2.7103 kg/m3，g取10 N/kg）思路导航：此题是应用阿基米德原理的公式直接求浮力，只要将相关的物理量直接代入公式即可求解出答案。过程如下： 解：F浮1=水V排1g=1.0103 kg/m30.50.002 m310 N/kg=10 NF浮2=酒V排2g=0.8103 kg/m30.002 m310 N/kg=16 N（运用公式，一步到位）答：铝块在水和酒精中受到的浮力分别是10 N和16 N。方法指导：在应用公式解题时，一定要注意，公式中的是液体的密度而不是物体的密度；V是排开液体的体积，而不是物体的体积。例2：体积相同的铝球、铁块（注意体积相同这个条件）和木块，浸在液体中的情况如图1所示，则比较它们受到的浮力图1A.铝球受到的浮力最大 B.铝球受到的浮力最小C.铁块受到的浮力最大 D.它们受到的浮力一样大.思路导航：根据阿基米德原理F浮=液V排g可知，决定F浮大小的因素：一是液体的密度液，二是排开液体的体积V排，本题中的铝球、铁块、木块浸在同一种液体中，液相同。又由于它们是全部浸没在液体中的，而三个物体的体积是相等的，所以它们排开液体的体积V排也相同，因此应当选“D”，即它们受到的浮力一样大。方法指导：本题同时告诉我们，浮力的大小与组成物体的物质的密度、物体的重力、物体的形态及在全部浸没时的深度无关。例3：图2甲、乙、丙表示做“探究影响浮力大小的因素”的实验情况。图2（1）比较甲、乙所示情况，说明_。（2）比较乙、丙所示情况，说明_。思路导航：本题考查了观察和理解能力。对比甲、乙两图，弹簧测力计示数减小的原因是物体受到向上的浮力；对比乙、丙两图，可以观察到，物体在液体中所处的深度改变了，而弹簧测力计示数不变，（这就是科学探究）说明浮力没有变化。答案是：（1）浸在水中的物体受到向上的浮力。（2）物体浸没在水中时，受到的浮力大小与浸没深度无关。例4：一个物体重2 N，浸没在水中称重（弹簧测力计的示数）1.75 N，浸没在某种液体中称重1.8 N，求物体的密度和这种液体的密度。图3思路导航：关于解浮力问题一般步骤是：（1）通过审题明确研究对象，确定它所处的状态。若物体浸没在液体中，V排=V物；若物体浮在液面上，V排V物。（2）分析研究对象的受力情况，画出力的示意图。（3）根据力的平衡原理列方程，解方程。以物体本身作为研究对象，分析其受力。在水中时受力情况如图3所示，得平衡方程为：F拉+F浮=G物所以F浮= G物F拉=2 N-1.75 N=0.25 N我们要求的是物体的密度，这个量可以在G物的展开式G物=物V物中得到。归纳一下，G物=物V物gF浮=液V排g= 液V物g用比例法，/就可直接消去V物，省去求V物这一步，（这是解本题的关键）于是我们利用了水这个已知求得了物这个未知。第二问的分析与上面大同小异，只是利用了物这个已知求得了液这个未知，当然还可以直接利用水去求物。解：（1）求物体的密度G物=物V物gF浮=水V排g=水V物gF浮=G物-F拉=2 N-1.75 N=0.25 N所以物=水=1.0103 kg/m3=8.0103 kg/m3（先写成表达式，再代入数据）（2）求液体的密度G物=物V物gF浮=液V排g=液V物gF浮=G物-F拉=2 N-1.8 N=0.2 N所以液=物=8.0103 kg/m3=0.8103 kg/m3或水=水=1.0103 kg/m3=0.8103 kg/m3方法指导：在求解浮力问题时，涉及的概念、规律多，知识的综合性强，所以在解有关浮力问题时，要注意归纳解决方法，明确解题思路和解题步骤，尤其要掌握对研究对象的受力分析，并且根据力的平衡原理列出方程。本例题就是根据力的平衡原理求解的，即根据力的平衡原理求浮力。挂在弹簧测力计下的物体浸入液体中静止时，受三力平衡，即G物=F浮+ F拉，F浮=G物F拉。本题还可以给我们这样的启示：利用弹簧测力计分别称出物体在空气中、水中、液体中时的重（视重：弹簧测力计的读数），就可以计算出物体、液体的密度值。这给我们测算密度又开辟了一条新路。例5：弹簧测力计的下端悬挂着一只体积为510-4 m3的合金球，将球逐渐浸入水中，当球还有五分之一的体积未浸入水中时，弹簧测力计的示数等于4.9 N，已知合金的密度为6103 kg/m3，问：合金球是实心的还是空心的？若是空心的求出空心部分的体积。思路导航：判断空心、实心类型的问题是质量和密度部分的常见题型。而本题却是综合了力的平衡和浮力等知识，使题目的难度加大了。因此本题的解题关键是要正确找出合金球所受力的关系，当然首先是受力分析，再根据力的平衡原理得到G=F浮+F，求出合金球的重，那么球的体积、平均密度等一系列物理问题就可以顺利得出，判断空心还是实心的问题就会迎刃而解了。解：根据题意得：G = F浮+F=水V排g+F=103 kg/m39.8 N/kg4/5510-4 m3+4.9 N=8.82 N球=1.8103 kg/m3即球合金（还有多种比较法）所以合金球是空心的。合金球的体积为 V合=1.510-4 m3空心部分的体积为V空=V球-V合=510