如何判斷液面的升降

大家都知道，初中物理最難學的就是力學，而力學中最難學的又是浮力（因為浮力綜合運用能力特別強）。作為傳授知識的物理老師，碰到的問題也是一樣——難教，所以如何向學生傳授力學知識，特別是浮力知識，也就體現一位物理老師的水平了。

根據我多年的教學經驗，如果只憑課本上的安排機械地講述，相信大部分學生仍是一知半解、似懂非懂。這就要求老師要善于概括、歸納，找一些典型的題目讓學生練習，從中體會并幫助小結。

浮力中有一種題型，就是關于液面的升降題。正常情況下，盛液體的容器中放入任何物體，大家都知道液面都會上升（除化學反應），但有一熱點考題，液面上漂浮著冰或冰中含有雜質（木塊或石頭），當冰融化后，液面將是如何變化？是液面上升？還是下降？還是不變？這種題目大部分學生見題以后都是束手無策、無從下手，認為題目好難好難。其實，仔細分析一下，就可以找到解題思路。以下，我就例舉4個例題來談談此題型的解法。

例1：容器中盛有水，水中漂浮著一塊冰，問：當冰全部融化后，液面上升還是下降？

分析：當冰漂浮在液面時，F浮=G冰，冰融化以后全部變成水，G水=G冰。只要求出融化前V排和融化后V融水的體積，比較它們的大小就可判斷液面的升降了：V排=V融水液面保持不變，V排V融水液面下降。

根據F浮=ρ液V排g=ρ水 V排g?圯V排=F浮/ρ水g，因為F浮=G冰，所以V排=G冰/ρ水g，又因為冰融化后全部變成水，所以V融水=G冰/ρ水g=G水/ρ水g。液面是升是降，只要比較一下V排和V融水就可判斷了——V排=V融水，所以水中浮冰融化后液面保持不變。

例2：容器中盛有鹽水，鹽水中漂浮著一塊冰，問：當冰全部融化后，液面上升還是下降？

分析：此題解法跟例1一樣，只要把ρ水改為ρ鹽水就可以了，結果V排

例3：容器中盛有水，水中漂浮著一塊冰，且冰中有塊木塊（ρ木<ρ水），問：當冰全部融化后，液面上升還是下降？

分析：道理跟例1一樣，只要能求出融化前排開水的體積V排和融化后水的體積V融水，以及木塊仍然漂浮（因為ρ木<ρ水所以漂浮）時排開水的體積V木排，再比較V排和V融水+V木排的大小就可以了。

融化前：V排= F浮/ρ水g =（G冰+G木）/ρ水g

融化后：V融水= G水/ρ水g = G冰/ρ水g，因為木塊仍然漂浮，根據F浮=G木=ρ水V木排g得：V木排=G木/ρ水g，V融水+ V木排= G冰/ρ水g+ G木/ρ水g =（G冰+G木）/ρ水g

從上述兩式中明顯可以看出結果是一樣，即液面保持不變。所以，凡是水面浮著冰，如冰里含有比水密度小的雜質，則冰融化后液面保持不變。

例4：容器中盛有水，水中漂浮著一塊冰，且冰中有塊石塊（ρ石>ρ水），問：當冰全部融化后，液面上升還是下降？

分析：推導過程跟例3一樣，只不過冰融化后例3中木塊是漂浮，而此題中石頭是下沉。同樣求出融化前V排和融化后水的體積V融水以及V石排，再比較V排跟V融水+V石排的大小就可以了。

從以上4題我們可以看出，浮力并不難，關鍵要善于分析，抓住所給的條件（此題中要牢牢記住漂浮時F浮=G冰，冰融化后G冰= G水，以及F浮=P液V排g和G物 =P物 V物 g），靈活運用所學的公式，再難的題目也一一化解。

（吉安市安福金田中學）

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。”