有关浮力知识应用的探究

新课标下有关浮力知识应用的探究

陕西省长武县昭仁中学物理教研组 曹文芳 浮力是初中物理教学中的重点和难点，也是近年来中考的热点.怎样才能更好地解决有关浮力的问题，取得中考最后的胜利呢？经过几年教学探究，发现利用公式F浮=G物和F浮=G排液可解许多物理问题，现探究归纳如下:

一、解决有关密度问题 1、 求密度

例题：一木块漂浮在水面上，有4/5的体积浸入水中，则此木块的密度是多少？

探究分析：设木块的体积为V，木块漂浮在水面上，说明木块受到的浮力与重力是一对平衡力.则有：F浮=G物 又F浮=G排液

即 G排液=G物

ρ

ρ

木=4/5ρ

水

g4/5V物=ρ

木3

gV物

3

3

3

水=4/5×1.0×10kg/m=0.8×10 kg/m.

探究结果 ：ρ

木

=0.8×10 kg/m

33

探究归纳 ：漂浮在液面上的物体，有几分之几的体 积浸在液体中，其密度就是液体密度的几分之几.

2、求密度比

例题：两个漂浮在水面的物体，体积之比为2∶1，浸入水中部分体积之比为1∶2，那么这两个物体的密度之比为

探究分析：设两物体的体积分别为V1 V2 ，浸在水中的体

积分别为V1V2.由两物体都漂浮，则有：

F浮1=G1, ρ

水

′′

gV1=ρ1gV1 ① gV2=ρ2gV2 ②

′

′

′

′

F浮2=G2, ρ

水

由①/② 得: ρ1/ρ2= V1V2/ V2V1= 1/2×1/2=1/4 探究结果：两物体的密度之比为1/4

探究归纳: 漂浮在液面上的两物体密度之比跟它们体积成反比，跟它们浸在液体中的体积成正比.

二、 解决有关体积问题 1求体积

例题:质量为40kg的木块放在水中,木块露出水面的体积

为1.9×10m,则木块的体积多大?

探究分析：设木块的体积为V,露出水面的体积为V1。木块漂浮在水面，则有: F浮=G物又F浮=G排液

即 G排液=G物

ρ

水

-23

g(V－V1)= m物g

V=m物/ρ水＋V1

代入数据得 V=5.9×10 m

-23

探究结果：木块的体积为5.9×10 m

-23

探究归纳: 漂浮在液面上物体的体积等于它的质量与液体密度的比加上它露出液面的体积和. 2、求体积比

例如 ：体积相同的木块和冰块，已知木块的密度是0.6×

10kg/m, 冰块的密度是0.9×10kg/m,它们都漂浮在水面在上，则它们浸在水中的体积之比为

探究分析：设木块、冰块的体积均为V，木块浸在水中的体积为V1，冰块浸在水中的体积为V2，由它们都漂浮，得F浮= G又F浮=G排液

对木块：F木=G木，ρ对冰块：F冰=G冰，ρ则有：V1/V2=ρ

木/ρ

水

物

3333

gV1=ρgV2=ρ

木

gV V1=ρgV V2=ρ

3

木

V /ρV/ρ

3

水

水冰冰水

3

冰=0.6×10kg/m/0.9×10kg/m=2/3

3

探究结果：它们浸在水中的体积之比为2∶3

探究归纳：漂浮在液面上体积相同的两个物体，浸在液体中的体积比等于它们的密度比.

三、判断物体重力大小

例题： 如图所示用两种方法使一木块C刚好浸入水中，则有（ ）

（甲） （乙）

A .GA=GB B.GA>GB C .GA探究分析：对甲图：由F浮=G物 F浮=G排液 得 ρ

水

gVc=Gc+GA ①

对乙图： 由F浮=G物 F浮=G排液 得

ρ

水

gVc+ρ

水

gVB =Gc+GB ②

由①②得GA探究结果 ：C

探究归纳 ： 能使同一物体刚好没入液体中的两个物体,浸

没在液体中的那个物体重力大. 四.判断物体的沉浮

例题：如图一个空心球的体积是V,空心部分的容积是球体 的1/4.当把此球投入水中时,有总体积的1/4露出水面.若空心

部分注满水,然后投入水中( )

A 球下沉至容器底部

B 球仍漂浮,但露出水面的部分小于1/4V C 球将悬浮

D 球仍漂浮,但露出水面的部分大于1/4V 探究分析：球漂浮 由 F浮＝G物 F浮=G排液得 ρ

水

g3/4V=G物

水

空心部分注满水时：G总=G+G1=ρ当小球全部浸没时： F浮=ρ

g3/4V+ρgV

水

g1/4V=ρ

水

gV

水

即F浮=G总 球将悬浮

探究结果：C

探究归纳：阿基米德原理的逆用. 五、关于简易密度计

例题：某同学在进行研究性学习时，需要用到一支密度计。他准备用一长20cm的平底管自制一个简易密度计。当他把这只平底管竖直放入水中时发现，平底管露出水面的部分恰好是管长的一半。（1）该同学在管壁上画密度刻度线时，0.8×10kg/m的刻度线应在1.0×10kg/m刻度线的 （选填“上方”或“下方”）两刻度线相距 cm.（2）该同学把此密度计放入某液体中，测得该液体的密度为2.5×10kg/m。此时密度计露出液面的长度是 cm.

探究分析：设试管底面积为s，试管的长度为h.试管浸入某液体深度为h液，浸入水中的深度为h水。

（1）简易密度计在液体中漂浮：F浮= G物 F浮=G排液 ρ

液1

3

3

3

3

3

3

gh液1s=ρ

水

gh水s 代入已知条件得

h液1=1/8m

h1=h液1- h水=（1/8-1/10）m=0.025m=2.5cm

探究结果：此刻度线应在1.0×10kg/m刻度线的上方，两条刻度线相距2.5cm.

（2）密度计放入2.5×10kg/m的液体中时:

由F浮= G物 F浮=G排液 得 ρ

液2

3

3

3

3

gh液2s=ρ

水

gh水s 代入数据得

h液2=4cm

h露=h-h液2=20cm-4cm=16cm

探究结果：此时露出液面的长度是16cm. 探究归纳：密度计原理.

从以上可以看出有关浮力的问题设计新颖，题型多样，涉及的知识面较广，可解决的问题较多,但如果理解了公式F浮=G物和F浮=G排液的含义并能正确运用,那么有关浮力的问题便可迎刃而解.