初中物理解题技巧——怎样解浮力问题(2)

弹簧测力计、金属圆柱体、细线、烧杯、足量的水、盐水

F_浮=G-F_示

物体静止时受力平衡，

竖直方向上：重力 = 弹簧测力计拉力 + 浮力，移项变形得到浮力公式。

探究浮力与排开液体体积的关系

保持液体不变（液体密度相同），将圆柱体缓慢浸入液体，逐步增大浸入体积。

现象：由(a)、(b)、(c)可知：未浸没时，浸入体积越大，弹簧测力计示数越小。

结论：液体密度一定时，物体排开液体的体积越大，受到浮力越大。

探究浮力与浸没深度的关系

将圆柱体完全浸没水中，改变物体在液体中的深度，不触碰容器底和壁。

现象：由(c)、(d)可知，弹簧测力计示数保持不变。

结论：物体浸没在同种液体中时，浮力大小与浸没深度无关。

探究浮力与液体密度的关系

将同一金属圆柱体完全浸没在水、盐水中，保证排开液体体积相同。

现象：由(a)、(d)、(e)可知，液体密度越大，弹簧测力计示数越小。

结论：物体排开液体体积一定时，液体密度越大，物体受到的浮力越大。

实验结论：浮力大小只与两个因素有关：液体密度ρ_液、物体排开液体的体积V_排。

1. 液体密度相同时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；

2. 物体排开液体的体积相同时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大。

1. 多次实验的目的：避免实验偶然性，寻找普遍规律（不可写 “减小实验误差”）

2. 操作注意：物体不能接触容器底、容器壁，一旦接触，容器会产生支持力，使弹簧测力计示数偏小，干扰浮力测量

3. 圆柱体竖直缓慢浸入：保证液面平稳，防止液体溅出，减小实验误差

4. 细线选择：选用较细的细线，减小细线自身排开液体带来的误差

误区 1：物体浸入越深，浮力一定越大。

正解：未浸没阶段，深度增加，排开体积随之变大，浮力变大；完全浸没之后，深度增加，排开体积不变，浮力不变。不能笼统认为深度越深浮力越大

误区 2：物体体积越大，浮力一定越大。

正解：浮力大小看排开液体体积，不是物体自身总体积。大物体如果只是小部分浸入，排开体积很小，浮力可能小于完全浸没的小物体

误区 3：物体浸入液体，物体排开液体体积就等于物体体积。

正解：只有完全浸没时，V_排=V_物；部分浸入时，V^排＜V_物

误区 4：实验多次测量，目的是多次测量求平均值减小误差。

正解：本实验是探究规律类实验，多次实验目的是寻找普遍规律；测量定值类实验（如测物体密度）才是求平均值减小误差

液密排体定浮力，浸没深度不影响；

控制变量做实验，多次实验找规律。

1、将同一铁块分别部分浸入水中和完全浸入水中，哪种情况受到的浮力更大？

【解析】

水的密度不变，完全浸入时排开液体体积更大，浮力更大。

【答案】

答：完全浸入水中浮力更大

2、 探究浮力与液体密度的关系时，为什么要让物体完全浸没在液体中？

【解析】

根据控制变量法，需要控制排开液体体积相同，只改变液体密度，排除排开体积对浮力的干扰。

【答案】

答：控制排开液体体积不变，只改变液体密度，探究浮力与液体密度的关系。

3、某同学认为 “物体重力越大，浮力越大”，请设计实验反驳这个观点。

【解析】

取体积相同、重力不同的两个金属块，完全浸没在水中，利用称重法测量浮力；两块物体V_排相同，液体密度相同，浮力相等，说明浮力与物体重力无关。

【答案】

取体积相同、重力不同的两个金属块，全部浸没在水中，分别用称重法测浮力；两次浮力相等，说明浮力大小与物体重力无关。

4、曹冲称象利用了浮力相关原理，请结合本讲所学知识回答：

（1）大象上船后，船身下沉，船受到的浮力如何变化？为什么？

（2）更换石头替代大象，为什么石头总质量等于大象质量？结合浮力影响因素分析。

【解析】

（1）浮力变大。液体密度不变，大象上船后排开河水的体积变大。根据本讲结论：液体密度相同时，排开液体体积越大，浮力越大，所以船受到浮力增大。

（2）船始终漂浮，两次船浸入水中到达相同标记线，说明两次排开水的体积相等；水的密度不变，则船受到的浮力大小相等。漂浮时浮力等于总重力，因此大象和船的总重力 = 石头和船的总重力，船重力不变，所以大象重力等于石头总重力，质量相等。

【答案】

答：（1）浮力变大；河水密度不变，大象上船后排开液体体积增大，浮力变大。 

（2）两次排开水体积相同，水密度不变，浮力相等；漂浮状态浮力等于总重力，船重力不变，故大象质量等于石头总质量。

阿基米德原理与基础计算

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