初中物理浮力常見問題及解題策略

許興飛

【摘要】浮力作為初中物理知識的重要組成部分，因其內(nèi)容較為抽象，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較費力，在對浮力的考查中，更多的是將其與杠桿、滑輪等知識進(jìn)行綜合考查，這也進(jìn)一步增加了學(xué)生解題的難度.為提高學(xué)生解答相關(guān)問題的能力，本文總結(jié)了浮力常見的相關(guān)題型及解題思路，以深化學(xué)生對浮力相關(guān)知識的認(rèn)知，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提升.

【關(guān)鍵詞】浮力問題；解題策略

初中階段，浮力相關(guān)問題是物理學(xué)科中的一個重要知識點，同時也屬于考試中的必考內(nèi)容.受到學(xué)生認(rèn)知特性的影響，相關(guān)問題學(xué)習(xí)起來比較困難，對相關(guān)問題的解答也不理想.為加深學(xué)生對浮力基礎(chǔ)知識的掌握，促進(jìn)學(xué)生對問題的解答，本文將常見的浮力問題進(jìn)行總結(jié)歸納，并提出解題策略.

1浮力與杠桿問題

浮力與杠桿結(jié)合問題，是一種常見的出題方式，這類問題主要考查學(xué)生對杠桿原理、浮力性質(zhì)的掌握情況.在這類問題的解答中，需要根據(jù)題目信息，具體情況具體分析，根據(jù)杠桿原理進(jìn)行列式計算.同時，需要學(xué)生對所求目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析，確定浮力大小，而后運用相關(guān)定理進(jìn)行解答.

例1如圖1，用一輕質(zhì)杠桿打撈圓柱體M，M重60N，懸掛在杠桿左端，當(dāng)F=25N時，杠桿平衡，物塊在水中深度為10cm，g=10N/kg.求：

（1）平衡時繩子對M的拉力；

（2）M的底面積.

分析該題是考查學(xué)生對浮力基礎(chǔ)知識、杠桿原理的掌握效果，難度并不大，運用力的平衡、阿基米德原理便可得到最終結(jié)果.

解（1）由杠桿原理有F拉·AO=F·BO，

代入可得F拉=50N.

（2）M重60N，由（1）得F拉=50N.

此時若要M保持平衡，則水對M的浮力為60N－50N=10N.

由阿基米德原理可得F浮=ρ水gV排，V排=Sh，

代入數(shù)據(jù)可得M底面積S=0.01m2.

2浮力與圖象問題

浮力與圖象類問題難度較大，需要學(xué)生準(zhǔn)確分析目標(biāo)對象的運動、受力過程，讀懂圖象的含義.將圖象趨勢與運動過程進(jìn)行結(jié)合，挖掘其中含義，進(jìn)而借助相關(guān)公式及定理進(jìn)行解答.

例2如圖2（a），彈簧一端固定在容器底部，一端連接立方體A，向容器中不斷注入液體直至沒過A，此時打開閥門B，液體緩慢流出，A完全浮出液面時，關(guān)閉B，彈簧始終處于豎直狀態(tài)，彈簧彈力大小F與A漏出液面體積V之間的圖象如圖2（b），求：

（1）A所受重力及密度；

（2）A浮出液面的體積V2與V1的比值.

解析本題難點在分析液體流出過程中物塊重力G、彈簧彈力F彈、浮力F浮之間的關(guān)系.根據(jù)圖b，可以看到，初始時，三力平衡，隨著水流出，F(xiàn)彈、F浮減小，當(dāng)G=F浮時，F(xiàn)彈=0，隨著F浮進(jìn)一步減小，F(xiàn)彈逐步增大，直至與G平衡.

解（1）根據(jù)上述分析可得，當(dāng)V1=V2時，

G=F彈，方向相反，此時G=2F0；

由圖可知，A的體積為V2，由ρ=mV，G=mg，

聯(lián)立可得：ρ=2F0V2g；

（2）V=V1時，G=F浮，

此時，ρ水g（V2－V1）=2F0，

當(dāng)V=0時，F(xiàn)′浮=G+F彈，F(xiàn)′浮=ρ水gV2，

即ρ水gV2=2F0+F0；

聯(lián)立可得：V2∶V1=3∶1.

3浮力與滑輪問題

浮力與滑輪結(jié)合的問題，可以分為兩類，一類為定滑輪，另一類則是動滑輪.在解答這類問題時，學(xué)生一定要先明確題目屬于哪一類，而后根據(jù)定、動滑輪的性質(zhì)，確定物塊與繩子拉力之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)之上，則需要學(xué)生讀懂題意，根據(jù)物體所處狀態(tài)進(jìn)行分析，靈活運用公式，進(jìn)而求解.

例3如圖3，A為航標(biāo)模型，重5N，A底部與浮子B繞過定滑輪相連，航標(biāo)燈靜止時，A浸水深度始終為6cm，排開水的質(zhì)量為600g，浮子B重0.5N，g=10N/kg.求：

（1）A底部受到水的壓強；

（2）A靜止時受到的浮力；

（3）浮子B的體積.

分析該題考查學(xué)生對浮力、滑輪、壓強等知識的掌握，解題的關(guān)鍵在于理清A、B之間的關(guān)系，而后通過相關(guān)公式進(jìn)行計算，得到結(jié)果.

解（1）由液體壓強計算公式可得：

P=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10－2m=600Pa.

（2）A靜止時，由阿基米德原理可得F浮=600×10－3kg×10N/kg=6N.

（3）A靜止時，其受到自身重力G、浮力F浮、繩子拉力F拉，由（2）可知，

F拉=6N－5N=1N.

所以，浮子B所受拉力也為1N.

浮子B受到重力、浮力、繩子拉力仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，

則有F浮=F拉+GB，

由阿基米德原理可得F浮=ρ液gV，代入數(shù)據(jù)得V=1.5×10－4m3.

4結(jié)語

綜上所述，與浮力相關(guān)問題具有較多的題型，但總體來說，其難度并不是很大，多是對學(xué)生基礎(chǔ)知識的考查及相關(guān)定理、公式的靈活運用.因此，在面對不同題型時，學(xué)生需要準(zhǔn)確判斷物體的受力情況，而后根據(jù)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行列式計算，如此便能解決大多數(shù)的相關(guān)問題.

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