ARTICLE · 1097142
初中物理解题技巧——怎样解浮力问题——三力平衡与沉底支持力计算
浮力实验
三力平衡与沉底支持力计算
前言
本节课进阶受力分析：三力平衡题型，包括绳拉物体浸没、沉底支持力、弹簧拉物体、外力下压模型，是填空、计算高频压轴题型。
三力平衡模型
核心原则：物体静止，处于平衡状态，所有向上的力总和 = 所有向下的力总和。物体一共受到三个力：重力、浮力、第三个力（拉力 / 支持力 / 压力）。
重力方向永远竖直向下；浮力永远竖直向上。
模型一：绳拉浸没模型（物体被绳子拉住，完全浸没在液体中）
受力：竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F浮、竖直向上的拉力F拉
平衡方程：G=F浮+F拉
变形：F拉=G-F浮（也就是称重法测浮力的原始公式）
补充说明：绳子只能提供拉力，方向沿绳子向上；物体静止不动，合力为 0。
模型二：沉底支持力模型（物体沉在容器底部，没有粘底）
受力：竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F浮、容器底竖直向上的支持力F支
平衡方程：G=F浮+F支
变形：F支=G-F浮
补充说明：只有物体底部与液体接触，才会受到浮力；如果物体和容器底部紧密粘合，中间无水，则不受浮力，不属于本模型。
模型三：下压漂浮模型（用外力将漂浮物体压入水中，完全浸没）
受力：重力G（向下）、浮力F浮（向上）、人为施加向下的压力F压
平衡方程：F浮=G+F压
补充说明：压入过程排开液体体积变大，浮力增大；撤去压力，浮力大于重力，物体会上浮。
拓展：弹簧向上拉物体（补充模型）
弹簧向上拉住浸没物体：重力向下，浮力、弹簧拉力向上
平衡方程：G=F浮+F弹
解题步骤
① 确定研究对象，单独对目标物体画受力示意图；
② 判断每个力的方向，区分向上、向下两类力；
③ 物体静止，合力等于 0，列等式：向上合力 = 向下合力；
④ 结合F浮=ρ液gV排，G-mg=ρVg代入数值求解。
常见误区
误区 1：沉底物体只受重力和支持力。
正解：物体沉底，底部有水，会受到浮力，一共三个力：重力、浮力、支持力，属于三力平衡。只有物体与容器底密合、无水时浮力消失。
误区 2：绳子拉力方向向下。
正解：绳子只能拉物体，拉力一定沿着绳子指向绳，一般向上；绳子不能产生推力。
误区 3：下压物体时，认为压力向上。
正解：手把物体往水里按，施加的外力方向竖直向下。
误区 4：动态过程直接套用静止平衡式。
正解：平衡方程只适用于静止物体；物体上浮、下沉加速运动时，不是平衡状态，不能使用这套等式。
口诀
拉物浸没三力平，重力等于浮加拉；
沉底支持同样式，浮加支持等于重；
外力下压浸水中，浮力等于重加压；
先画受力再列式，平衡分析不丢分。
学以致用
1、重 10N 的石块沉在水底，受到浮力 4N，求容器底对石块的支持力。
【解析】
石块静止沉底，三力平衡，重力 = 浮力 + 支持力。
【答案】
解：已知G=10 N，F浮=4 N
由G=F浮+F支
F支=G-F浮=10 N-4 N=6 N
答：容器底对石块的支持力为6 N
2、细线拉着重 8N 的金属块浸没水中，浮力 3N，求细线拉力。
【解析】
金属块静止，重力等于浮力加拉力。
【答案】
解：已知G=8 N，F浮=3 N
由G=F浮+F拉
F拉=G-F浮=8 N-3 N=5 N
答：细线拉力为5 N
3、重 6N 的木块漂浮，用外力将其完全压入水中，浮力 10N，求压力大小。
【解析】
木块静止被压在水下，向上浮力等于向下重力与压力之和。
【答案】
解：已知G=6 N，F浮=10 N
由F浮+=G+F压
F压=F浮=-G=10 N-6 N=4 N
答：压力大小为4 N
4、体积200 cm3、重力 3 N 的实心金属块，用细线吊着完全浸没在水中，ρ水=1.0×103 kg/m3，求细线的拉力。
【解析】
完全浸没，V排=V物，先用阿基米德算出浮力，再用三力平衡求拉力。
【答案】
解：V排=V物=200 cm3=2×10-4 m3
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-4 m3=2 N
G=F浮+F拉
F拉=G-F浮=3 N-2 N=1 N
答：细线的拉力为1 N
下篇预告
溢水杯问题与空心实心计算
喜欢就点个关注吧！
