力和狀態分析是解決“浮力”題的鑰匙

在初中力學學習中，不少同學遇到浮力問題時往往不知從何下手；或者抱住“阿基米德原理”不放，生搬硬套，錯誤百出。其實在實際情況中，一個物體會受到多個力的作用，浮力不過是其中之一。而浮力問題一般會涉及物體重力、彈簧測力計拉力等其它力，若著手點放在一個力--浮力的規律即“阿基米德原理”上，難免以偏概全，一葉障目。而且阿基米德原理F_浮＝ρ_液gV_排只是浮力大小的規律，類似于重力G＝mg的作用。因此在學習中應首先考慮力（這個力是指物體所受的所有力）和狀態的分析，再結合“阿基米德原理”。這樣，問題通常會迎刃而解，也能大大提高學生學習力學的能力。

下面通過幾道典型例題來說明問題：

例1 有一只碗，當它漂浮在水面上時所受浮力為F₁；當把它按入水中，它會沉在水底，此時碗所受浮力為F₂，如圖1所示。則( )

A.F₁2。

B.F₁＝F₂。

C.F₁>F₂。

分析 兩種情況下，碗的狀態分別為漂浮和沉底，受力情況對應為F₁＝G和F₂排大小的困境。

例2 如圖2a所示，木塊上壓一實心鐵球漂浮在水面上。若將鐵球丟入水中，如圖2b所示；或用細線將鐵球拴在木塊底部并放入中，如圖2c所示。則三種情況下，杯中液面最低的是_____。

分析 三種情況下，根據木塊和鐵球的狀態得到兩者的浮力之和與重力之和的關系：a圖中F_浮a＝G，b圖中F_浮b浮c＝G。其中F_浮b最小，由阿基米德原理得到b中排開液體的體積最小。所以圖b液面最低。

如果將解題順序顛倒過來，先比較V_排，則根本無從下手。

例3 一實心冰塊漂浮在水面上，當其完全融化后，液面會_______。(填“上升”、“下降”或“不變”)

分析 漂浮狀態的冰受力情況為：G_冰＝F_浮。再由阿基米德原理：F_浮＝G_排以及冰和化成的水的質量關系：G_水＝G_冰，得到G_水＝G_排，即V_水＝V_排(化成的水的體積等于冰排開水的體積)，如圖3所示。所以答案為“不變”。

例4 有質量相等的甲、乙兩個實心小球，它們的密度大小分別為6×10³kg/m³和3×10³kg/m³。若將兩球分別掛在彈簧秤上并浸沒在水中，如圖4所示，則彈簧秤示數之比為F_甲∶F_乙＝________。

分析 甲、乙兩球現處于靜止狀態，各自受力情況為G_甲＝F_浮甲+F_甲，G_乙＝F_浮乙+F_乙。

再結合阿基米德原理F_浮＝ρ_液gV和常用的G＝ρ物gV并整理可得：

(ρ_甲－ρ_水)gV_甲＝F_甲， ①

(ρ_乙－ρ_水)gV_乙＝F_乙。 ②

由質量和密度關系可知:V_甲＝V_乙/2，所以將①÷②，得F_甲∶F_乙＝5∶4。

通過以上例題可以看出，解決力學問題的著手點在于力和狀態的分析。希望大家對此有較大的突破。

注：“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?！?/p>