浮力知識應用錯誤分析

學習了浮力知識以后，阿基米德定律很多同學都知道，可在解決實際問題時，由于該節知識容易拓展延伸，有關浮力問題變化多端，往往容易出現差錯。如對知識理解不透，概念混淆、審題不仔細，受表面現象所迷惑而忽略了隱含條件或者是中間的重要環節，抓不住解題的關鍵、已有的感性認識中的錯覺起作用等等。解答物理問題，找出學生知識應用中的錯誤和克服辦法，對于加深和擴展學生的物理知識，培養學生的智力，都具有重要意義。下面就學生在有關浮力知識應用中的一些錯誤進行分析，希望對同學們的學習有所幫助。

1 搞清楚物體浮沉狀態，再解題

例 把一個體積為1×10-2m3 ，質量為7kg的物體放入水中，該物體靜止時所受浮力多大？

因為阿基米德定律應用多，故部分學生看見有體積，受思維定勢的影響，因此錯解：F =ρ g V = 1×103 kg/m3× 9.8N/kg× 1×10-2m3= 98N

分析 錯誤的解法是沒有仔細審題，忽視了題目的隱含條件ρ物 <ρ水， 已經知道物體的體積和質量，就該先判定物體的狀態，即在水中靜止時是漂浮、懸浮或沉底。從而確定計算浮力的方法。因為ρ物 = m/V =7kg/1×10-2m3 = 0.7×103kg/m3，ρ物 <ρ水 ，所以，物體漂浮。由浮在液面的條件可知：F浮=mg=7kg× 9.8N/kg=68.6 N

2 清楚物體浮沉狀態后，應用阿基米德原理進行分析

例 用同種材料制成的體積相同的甲、乙兩個球，放入同種液體中，靜止后的位置如圖所示。兩球所受的重力和浮力可能是( )

A.G甲 >G乙， F甲 >F乙，

B.G甲 < G乙， F甲 < F乙，

C.G甲 =G乙， F甲 >F乙，

D.G甲 < G乙， F甲 > F乙，

學生在日常生活中接觸了有關物體的浮沉現象，以致形成了一個概念，能浮起來的物體受到浮力，沉底的物體不受浮力，認為：同種材料制成的體積相同的物體質量相等，所受重力相等，浸在液體中的物體，受到浮力大的上浮，受到浮力小的下沉；或認為漂浮時浮力等于物重，下沉浮力小于物重，故應選C。

分析 前者由先驗錯覺所致，后者是知識遷移發生錯誤引起。浸在液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小由物體排開的液體重來判定。根據阿基米德定律F浮=ρ液V排 g，甲球排開的液體少，所受浮力小。又由物體浮在夜面的條件和物體浮沉條件可知，甲球所受的浮力等于所受的重力，乙受到的重力大于浮力，所以下沉停留在液體底部，兩球所受的重力不等，故C不正確。從圖中所示的位置可知，同種材料制成的體積相同的兩球中甲肯定是空心的，如果乙是空心的，則甲的空心部分更大，所以甲球的重力小，因此答案B正確。

3 不能用阿基米德原理分析時，要注意用受力分析法

例 一支試管中裝有適量的砂子， 放在圖甲液體中受到的浮力為F1，放在圖乙液體中受到的浮力為F2，則

A.F1>F2

B.F1

C.F1=F2

學生往往把排開液體的大小與浮力大小等同，常認為物體浸入液體部分多的浮力就大，而忽視了液體的密度，因此錯解：同一支試管浸在兩種液體中，浸沒在液體中那部分體積大的受到的浮力就大，反之則小，圖甲中密度計浸得深些，因此浮力大些，故選A。

分析 這是把浮力的大小與物體排開的液體的體積等同起來了。浸入液體中的物體，它所受的浮力大小取決于兩個因素，一個是物體排開液體的體積，另一個是液體的密度。此題利用阿基米德定律不便判定，轉化方法，根據物體受力的平衡條件，可知同一密度計在不同液體中受到的浮力是相等的。圖甲和圖乙中密度計都處于平衡狀態，浮力等于重力，而兩圖中是同一個密度計，重力是不變的，所以，兩者浮力相等，故答案C正確。

綜上所述，在用浮力知識解題的過程中，首先要明確研究對象，然后根據研究對象的運動狀態，正確分析研究對象的受力情況，再依據相應的浮沉條件和原理解答。并且在解題時，一定要仔細審題，究竟用何種方法求解浮力，應由題設條件而選擇，切記生搬硬套。當然，要熟練運用不同的方法解題并不是一蹴而就的事，必須經過一定量的練習和解題經驗的總結才能運用自如。如果我們善于利用各種錯例，分析錯誤原因，糾正錯誤解法，從中吸取教訓，無疑會提高我們知識應用的能力。

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文”