例析初中物理中浮力的應用

摘" 要：文章通過詳細分析浮力在日常生活、工業生產以及科學研究等領域的具體實例，揭示浮力原理的實際價值和廣泛應用.同時結合相關物理規律，對浮力的應用進行深入剖析，以幫助學生更好地理解和掌握這一知識點，培養其運用物理知識解決實際問題的能力.

關鍵詞：初中；物理；浮力

中圖分類號：G632""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2025）05-0074-03

收稿日期：2024-11-15

作者簡介：劉東東，本科，一級教師，從事初中物理教學研究.

浮力作為初中物理力學部分的重要內容，不僅在理論上具有重要意義，而且在實際生活和生產中也有著廣泛的應用.

1" 密度計原理

例1" 某興趣小組制作了一個微型密度計，在圓木棒的一端纏繞一些銅絲，將其放入不同的液體中，它會豎直立在液體中，已知圓木棒的橫截面積為0.5 cm2.

（1）小組同學用天平測出了密度計的質量為10 g，將密度計放入水中并處于漂浮狀態，如圖1所示，在木棒上用記號筆標出水面的位置，這就是水的密度刻度“1 g/cm3”，此時密度計受到的浮力為N，它在水面以下的體積為cm3.

（2）假設該密度計漂浮于密度為0.8 g/cm3的某液體中，密度計在該液體液面以下的體積為cm3，在距離“1 g/cm3”刻度線cm的位置標刻“0.8 g/cm3”刻度線.

（3）用同樣的方法可以標刻其他刻度，如圖2所示，微型密度計的刻度（單位：g/cm3）標刻正確的是.（填標號）

解析" "（1）密度計漂浮處于平衡狀態，即F浮=G=mg=10×10-3 kg×10 N/kg=0.01 N，

在水面以下的體積V排=F浮ρ水g=0.01 N1×103 kg/m3×10 N/kg=1 cm3.

（2）當ρ液=0.8 g/cm3=0.8×103 kg/m3時，密度計在該液體液面以下的體積V=F浮ρ液g=0.01 N0.8×103 kg/m3×10 N/kg=1.25 cm3.

在水和某液體中排開液體的體積差為V0=V-V排=0.25 cm3，

即兩者在密度計上的刻度距離為

h=V0S=0.5 cm.

（3）密度計在某液體中與在水中浮力相等，根據阿基米德原理有ρ液gSh=ρ水gSH，即ρ液=ρ水Hh.由此可知，液體的密度與浸在水中的深度成反比，故密度計刻度是從上到下依次增大，且隨著液體密度增大，排開液體體積變小，越往下刻度間隔越小，故ACD錯誤，B正確.

點評" 由本例第（3）問可知ρ液=ρ水Hh，液體的密度與浸在水中的深度成反比，所以密度計刻度是從上到下依次均勻增大，根據這個原理制成了密度計，也就是說液體密度計是根據浮力原理制成的測量液體密度的儀器.

2" 鹽水選種原理

例2 ""如圖3所示，關于物體浮沉條件的應用，下列說法正確的是（nbsp; ）.

A.圖甲所示，次種所受浮力一定比良種大

B.圖乙所示，潛水艇通過改變自身重力來實現浮沉

C.圖丙所示，航母從海洋駛入長江的過程中，浮力變小

D.圖丁所示，孔明燈利用內部氣體密度大于空氣密度來實現升空

解析 ""次種漂浮，受到的浮力等于重力，良種沉底，受到的浮力小于重力，二者重力大小未知，所以無法比較浮力大小，故A錯誤；潛水艇通過往水倉注水或者往外排水改變自身重力來實現浮沉，故B正確；航母從海洋駛入長江的過程中，始終漂浮，浮力等于重力，重力不變，則浮力不變，故C錯誤；當孔明燈內部空氣密度比外部空氣的密度小到一定程度時，孔明燈受到的浮力大于自身的重力，孔明燈才上升，故D錯誤.

點評" 本例A選項中，因為次種密度小，良種密度大，調節鹽水的密度可實現將次種與良種分開，達到選種的目的.工業上運用在選礦過程中，就是利用不同礦物質在水中受到浮力的差異，將有用礦物與雜質分離，密度較小的礦物顆粒在水中.

3" 輪船原理

例3" 如圖4所示為中國新一代通用型導彈驅逐艦169號（武漢艦），它的排水量約為7×103t，驅逐艦滿載時，受到的浮力是 N；在水面下3 m深處，船體受到的海水的壓強是Pa.（g取10 N/kg，海水的密度近似取1.0×103 kg/m3）

解析" 驅逐艦滿載時，受到的浮力是F浮=m排g=7×103×103 kg×10 N/kg=7×107 N.在水面下3 m深處，船體受到的海水的壓強是p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3 m=3×104" Pa［1］.

點評" 輪船之所以能浮在水面上，是因為輪船的形狀設計使其排開大量的水，而受到向上浮力的作用，足夠大的浮力作用來支撐輪船及其所載貨物的重量.輪船所載貨物的重量越大，排開水的體積就越大，浮力越大，依然保持浮力大小等于重力的大小.

4" 潛水艇原理

例4 ""如圖5是“尋夢”學習小組制作的潛水艇模型，通過膠管從燒瓶中吸氣或向燒瓶中吹氣，就可使燒瓶下沉或上浮，下列分析正確的是（" ）.

A.若向燒瓶吸氣，則“潛水艇”所受的浮力逐漸變小

B.若向燒瓶吸氣，則“潛水艇”排開水的重力保持不變

C.若向燒瓶吹氣，則“潛水艇”頂部受到水的壓強保持不變

D.若向燒瓶吹氣，則“潛水艇”總重力不變

解析 ""若使用膠管向燒瓶內吸氣，瓶內氣壓減小，大氣壓將燒瓶外的水壓入燒瓶內，水進入燒瓶中自重增大，但V排不變.由公式F浮=ρ水gV排可知，在水的密度不變時，“潛水艇”所受的浮力不變；由阿基米德原理可知“潛水艇”排開水的重力等于“潛水艇”受到的浮力，所以“潛水艇”排開水的重力保持不變，故A錯誤，B正確.使用膠管向燒瓶內吹氣時，瓶內氣壓增大，將燒瓶內的水擠出，使燒瓶的總重力減小，“潛水艇”排開的水的體積不變.由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知，“潛水艇”所受的浮力不變，此時“潛水艇”所受浮力將大于“潛水艇”的總重力，所以“潛水艇”將上浮，頂部到水面的深度越來越小，根據p=ρgh可知，頂部受到水的壓強變小，故C、D錯誤.

點評" 當“潛水艇”下潛到某一位置時，“潛水艇”排開水的重力等于“潛水艇”受到的浮力.在本例的裝置中，向燒瓶吹氣，瓶內氣壓增大，將燒瓶內的水擠出，使燒瓶的總重力減小，“潛水艇”排開的水的體積不變，所受的浮力不變，“潛水艇”將上??；向燒瓶吸氣，則“潛水艇”將下潛.

5" 氣球原理

例5 ""圖6為“自制滴管”，通過吸管可以將水從甲杯移到乙杯中.每次為圖6" 自制滴管了盡可能多取一些水，以下兩個操作：①手指把管中孔堵?。虎谖懿宓剿?，先后正確的排序應該是（填寫序號）.

如圖7所示，在a、b、c、d、e五個實驗中，與該實驗應用的物理知識一樣的是兩個（填寫字母）；還有兩個實驗（填寫字母）應用的物理知識一樣，這兩個實驗說明了.

解析 ""通過吸管可以將水從甲杯移到乙杯中，利用了大氣壓強的知識，需要先將吸管插到水中，然后手指把管中孔堵住，此時在大氣壓的作用下，水不會掉下來，因此正確的排序應該是②①.

a.實驗用吸管吸飲料利用了大氣壓的作用；

b.熱氣球升空利用的是熱空氣的密度小，此時重力小于浮力，所以熱氣球升空；

c.覆杯實驗說明了大氣壓強的存在；

d.實驗向懸掛的氣球一側吹氣觀察氣球飄向，說明在流體中流速越大的位置壓強越??；

e.實驗從倒置的漏斗口向下吹氣觀察乒乓球是否落下，說明在流體中流速越大的位置壓強越小.

故與該實驗應用的物理知識一樣的是a、c，d、e兩個實驗應用的物理知識一樣，這兩個實驗說明了在流體中，流速越大的位置壓強越小.

點評" 本例實驗b中，利用熱空氣的密度小，重力小于浮力，所以熱氣球會向上運動.

6" 結束語

浮力作為初中物理中的重要概念，在日常生活、工業生產和科學研究中都有著廣泛而重要的應用.通過對浮力應用實例的分析，學生不僅加深了對浮力原理的理解，而且體會到了物理知識在解決實際問題中的巨大作用［2］.在未來的學習和研究中，應進一步探索浮力的應用，不斷創新和改進相關技術，以更好地服務于人類的生產和生活.

參考文獻：［1］

韓傳波.以學定教下的初中物理教學模式探索：以“浮力”教學為例［J］.中學物理教學參考，2022，51（03）：11-12.

［2］ 任軍文.“兩步法”在初中物理浮力解題中的應用［J］.數理化解題研究，2023（32）：107-109.

［責任編輯：李" 璟］