初中物理中浮力應用的綜合性問題研究

馮 朝（第五十三中學 甘肅蘭州 730000）

初中物理中浮力應用的綜合性問題研究

馮 朝
（第五十三中學 甘肅蘭州 730000）

初中的物理知識在近幾年考試中，其中的浮力、壓強、密度等相關知識一直是重點，考查題目涉及知識面廣，綜合性強，學生在對這部分知識進行學習時也面對較大困難，特別是對浮力應用的綜合性問題的掌握與分析，成為學生在學習中主要面對的學習難點。本文分析了初中物理浮力的相關概念，闡述了浮力主要應用的發展領域，并在最后對初中物理浮力應用的綜合性問題進行有效研究。

初中物理 浮力應用 綜合性 問題

浮力是浸在液體或者氣體的物體受到一種向上的力。力的方向是豎直向上的，主要施力物體為液體或氣體。產生浮力的主要原因是物體下表面所受向上的壓力大于上表面所受向下的壓力，表面壓力差比較大，物體受到的浮力就會比較大，如果物體處在一個漂浮的狀態，其中的浮力與液體對物體的向上壓力就會相等。

一、初中物理浮力的闡述

浮力是物體在液體或者氣體中，物體的上下表面受到的液體或氣體的壓力差造成的，等于物體在液體中排開的液體的重力。它的主要含義是物體浸在液體、氣體中，物體受到一種豎直方向上的壓力的合力，簡稱為浮力。物體在液體中，下表面承受到的壓力大于上表面的壓力，主要是因為液體中的各個表面所處的深度不同，在物體的上表面，會受到一個向下的壓力；而物體的下表面，會受到一個向上的壓力［1］。如果物體在同一種液體中，所處的深度越大，其中各個表面受到的壓強也越大，但是壓強差不變，進而壓力差不變，所以受到的浮力不變。但如果一個物體漂浮，物體頂部碰不到液體，上表面不受液體壓力，而在底部受到的壓力，也呈現了一種壓力差，從而體現物體受到的浮力等于下表面的壓力的現象。

二、初中物理浮力的應用

初中的物理浮力在輪船工作的應用，主要是使一些密度大于水的建設材料能夠漂浮在液體表面，并以一種空心物體的制作形式降低物體的整體密度，從而使該物體能夠在水上有效航行。如果輪船是滿載的運行形式，要對排開水的質量進行計算，不僅要計算出排開液體的體積，排開液體的重力，還要分析輪船受到的浮力與輪船與滿載物體所受到的重力的關系。初中的物理浮力知識在潛水艇中的應用，一般潛水艇在上浮、下潛的運動過程中，都是通過改變自身重力的方式來實現的。初中物理知識在氣球、飛艇方面的應用，因為氣球是利用空氣的浮力上升的，氣球中氣體的密度都小于空氣的密度，特別是氫氣、氦氣等，所以在航空運輸中飛艇的運用有很好的前景，既可以提高貨物的裝載量，又可以節省燃油，減少碳排放，既有經濟效益，又有很好的生態和環境效益。初中物理中的浮力知識還可以應用在密度計中，因為密度計就是利用物體的懸浮特征進行設計的，一般要將密度計直立在液體中，然后按照密度計上的刻度線，從上到下的方式進行讀取，其中，密度計自上而下，所對應的液體密度不斷增大。

針對以上對浮力的應用分析，在對浮力知識進行計算期間，首先要確定出要研究的對象，然后對物體的受力情況的相關示意圖進行研究，并分析物體在液體中的狀態是靜止的、還是勻速直線運動的，在分析物體受力的前提條件下，選擇出合適的計算方式。

三、初中物理中浮力應用的綜合性問題

1.一部分物體浸在液體中

將一部分的物體沉浸在液體中，要觀察其存在的情況，主要根據一部分物體浸入液體中形成的特點進行分析，如：物體自身的向下重力與液體向上產生的浮力大小是相等，可以利用G排=F浮公式來表示。因此，如果一部分物體浸到液體中，就可以利用該公式對相關問題有效分析，以保證問題的解決更為容易。下面主要利用典型的初中物理例題對相關的問題進行分析與解決。

例如：根據圖一中所示，在一個大燒杯中存在一些液體，其中，上面的小燒杯漂浮在大燒杯的液體表面上。在這種情況下，向小燒杯中放入一個實心的球體，這期間，大燒杯中的液體會明顯升高［3］。如：圖中大燒杯中的液體已經將其升高了h1，如果再將這個實心的球體從小燒杯中拿出，其中的液體高度就會下降h1，在這個實驗情況下，可以分析出實心小球受到的浮力、自身的重力，排水法測出體積，進而對其中的實心球體的密度進行求解。

圖一

2.全部物體沉浸在液體中

對于全部物體沉浸到液體中所體現的類型，主要是物體向上，能夠產生三個作用力的影響，其中為豎直向下的自身重力、豎直向上的液體浮力以及豎直向上的一個力［4］。其中，可以對豎直向下的自身重力設為G，豎直向上的液體浮力設為F浮，豎直向上的一個力設為T。對于豎直向上的一個力T，它既可能是吊線期間對物體產生的拉力，也可能是容器底部對物體產生的一種支持力，但如果其中的物體漂浮在液體表面，其中的豎直向上的一個力T就為零。針對以上三個作用力，可以得出三者之間的關系為G=F浮+T。對這種類型的試題進行求解，不僅要掌握整個物體浸在液體中所排開的液體體積，還要根據物體本身的受力情況進行求解。

如圖二中所示，是在一個大型燒杯中盛滿不同液體，然后將一個圓錐形物體放入大燒杯中，并對其中的受力情況進行觀察。將圓錐形的物體重力設為G，將物體漂浮在水面上承受的向上浮力設為F，將物體懸浮在酒精中承受的浮力設為F1，然后對這兩者之間的關系進行明確［5］。

對其進行具體的受力分析，在豎直方向上主要承受三個作用力：豎直向下的自身重力、豎直向下的液體的壓力以及豎直向上液體的壓力。其中，豎直向下的重力為G、豎直向上的液體浮力F為上下表面的壓力的合力。因為圓錐在液體中呈現的狀態不同，液體密度不同，排開液體的體積不同，在求解期間，可以針對以上給出的關系，分析出圓錐的自身重力不變而兩次都處于平衡狀態，并得出F=G，F1=G，從而F等于F1的結論。

圖二

結語

根據以上對浮力問題的分析，期間產生的綜合性問題主要分為部分物體的浸入以及物體的完全浸入兩種類型。針對實際問題，學生不僅需要掌握不同類型的解題特點，更需要學會運用浮力產生的原因，阿基米德原理，結合物體在液體或氣體中的受力情況進行受力分析，從而能夠根據問題的本質條件解決浮力問題中的綜合應用問題。

［1］ 丁麗丹.初中物理中浮力應用的綜合性問題［J］.課程教育研究，2015（8）：195-195.

［2］ 錢云岳.淺析浮力問題的求解方法［J］.中學生數理化（嘗試創新版），2014（1）：31.

［3］ 朱志敏.求解浮力問題的四種方法［J］.中學生數理化：學研版，2012（9）：17-17.

［4］ 鄒遠華.浮力計算題的解題規律探究［J］.數理化學習，2012（8）：21-22.

［5］ 葉詠.初中物理壓強浮力應用的幾點做法［J］.考試周刊，2012（60）：136-137.