理清问题+列出受力图+应用阿基米德原理+解方程求解
因为浮力重是一个经典的物理难点,但只要按照以上的口诀步骤来解题,就能够清晰地理解问题,列出受力图,运用阿基米德原理来求解浮力和物体重力的大小关系,并解出方程来得到答案。
需要注意的是,学生还需要多做练习,加深对浮力重难点的理解,才能更好地掌握这个物理知识点。
浮力计算三公式,如何选择辨仔细。①
出现弹簧测力计,称重公式试一试。②
题中出现溢或排,阿米原理用起来。③
悬浮漂浮题中现,浮重相等算一算。④
浮沉状态若不明,先把浮沉来判定:⑤
注释:
①计算浮力最常用的方法有三种:称重法(F浮= G-F);平衡法(F浮=G,漂浮、悬浮的物体)、阿基米德原理(F浮= G排 或 F浮=ρ液g V排)。
②题目中出现弹簧测力计,首先考虑用称重法。
③题目中出现“溢出”、“排开”等描述,首先考虑用阿基米德原理计算。
④题目中出现“悬浮”、“漂浮”,首先考虑用平衡法计算。轮船、军舰都是漂浮在水面的。
⑤如果题目中物体的浮沉状态不明确,要先判断物体的浮沉情况,再选择合适的公式进行计算。
一、浮体
浮体综合题的解题思路和方法:
(1)先明确物体在液体中的状态:漂浮。
(2)分析物体的受力情况:只受到重力G物和浮力F浮两个力的作用,并处于静止状态。
(3)列出二力平衡的方程:F浮 = G物 。
(4)展开求解:将求浮力的公式F浮 = ρ液 gV排、重力公式G物=m物g(或 G物=ρ物 V物g)求未知量。
1.漂浮体
例1 一个木块浮在水面上,它浸入水中的体积是总体积的四分之三;将这个木块放在某种液体中,它也浮在液面上,并且露出液面的体积是总体积的五分之二。求:
(1)这个木块的密度;
(2)液体的密度。
提示: (1)利用木块漂浮,F浮 = G物 ,
ρ水V排g=ρ物V物g ,
ρ物 = (3 / 4)ρ水= 0.75×103kg / m3 。
(2)利用F液浮 = F水浮 = G物 ,
∴ρ液V液排g =ρ水V水排g
∴ ρ液 = (5 / 4)ρ水= 1.25×103kg / m3 。
答案:(1)木块的密度是 0.75×103kg / m3。
(2)液体的密度是 1.25×103kg/m3 。
变式1 一木块漂浮在水面上,它露出液面的体积是24cm3 。把木块露出液面的体积切去,将剩余部分再放入水中,静止时木块又有18cm3的体积露出液面。这个木块的密度是多大?
提示:根据浮沉条件利用两个等式F′=G+ G′,F浮=G展开解题。
答案:ρ木=0.75×103kg/ m3 。
例2 边长为1dm的正立方体木块,漂浮在酒精液面上,有一半的体积露出液面,如图甲所示,将木块从底部去掉一部分,粘上体积相同的玻璃后,投入某种液体中,它仍漂浮,如图乙所示,此时液体对它竖直向上的压强为980Pa,酒精和玻璃的密度分别为ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ玻璃=2.4×103kg/m3,胶的质量和体积忽略不计,求:
(1)木块的密度
(2)玻璃的质量

提示:(1)F浮=G木
ρ木=0.4×103kg/ m3 。
(2)F浮′= G剩木+ G玻
ρ液gV排= ρ木gV排剩木+ ρ玻gV玻
P下S下= ρ木g(V木-V玻)+ ρ玻gV玻
m玻= ρ玻V玻
m玻=0.72kg
例3 欢欢利用小试管、螺母和细线制成一个“土密度计”,用如图所示的方法测量液体的密度。“土密度计”在酒精(ρ酒精=0.8×103kg/m3)中静止时露出液面的高度为2cm;“土密度计”在水中静止时露出液面的高度为3cm;“土密度计”在硫酸铜溶液中静止时露出液面的高度为3.8cm。则此硫酸铜溶液的密度为________kg/m3。

提示:利用F酒浮=F水浮 =F酸浮
答案:1.25×108
2.浮体载物问题
(1)浮体上压一物体;
(2)浮体下挂一物体;
(3)筒内载有物体。
方法:将整个装置看作一个整体,按浮体处理。
注意:物体受到的浮力情况,弄清物体的排液体积。
例1 一木块放在水中静止时,有54cm3的体积露出水面,如图1所示。现将一体积为20cm3的金属块放在木块的上面,木块恰好全部浸在水中,如图2所示.求:金属块的密度。

分析:涉及到有两个状态的浮体浮力题。
第一个状态如图1:以木块为研究对象,木块漂浮,F浮 = G木;
第二个状态如图2:以木块和金属块整体为研究对象,漂浮在水面上,F浮’ = G木 +G金。

比较第二个状态和第一个状态,即:ΔF浮= G金 ,代入浮力和重力公式后:ρ水 g ΔV排=ρ金 g V金
ΔV排=V露 ,则:ρ金=ρ水V露/V金=(5.4×10—5m3 ×1.0×103 Kg / m3 )/(2×10—5m3)=2.7×103 Kg / m3 。
例2 如图所示,装有石块的小船浮在水面上时所受的浮力为F1 ,把石块卸入水中后,石块受到的浮力为F2 ,池底对石块的支持力为N 。这时( )
A. 空船受到的浮力为F1—F2—N
B. 石块受到的重力为F1—F2
C. 石块受到的支持力N = F1—F2
D. 船排水体积减小了(N+F2)/ρ水g

答案:A D