初中物理浮力常見問題情境及解答

摘要：浮力是初中物理較為抽象的知識點，相關的問題情境常考常新.教學中，教師應做好浮力常見問題情境的梳理與歸納，展示常見問題情境的解答思路與過程，進一步幫助學生深化理解，使學生掌握常見問題情境的通解通法，不斷提高學生的解題能力和物理成績.

關鍵詞：初中物理；浮力；問題情境

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2025）08-0074-03

收稿日期：2024-12-15

作者簡介：諸雨，從事初中物理教學研究.

在初中物理浮力教學實踐中，根據(jù)要求解的問題以及問題涉及的內(nèi)容，可以將浮力常見問題情境歸納為以下五種：參數(shù)大小比較類問題、參數(shù)值計算類問題、圖像類問題、綜合類問題以及實驗類問題.五種問題情境涵蓋定性分析及定量計算，可以實現(xiàn)對學生浮力學習狀況的全面考查.

1參數(shù)大小比較類問題

根據(jù)題干描述的情境要求比較物體質(zhì)量、密度、壓強等參數(shù)的大小在初中物理浮力部分中較為常見.由于只是做定性的比較，作答時可以結合對應的公式以及物體所處的狀態(tài)進行判斷，其中常用的公式及知識包括：液體壓強公式、固體壓強公式、阿基米德原理等.

例1水平桌面上有兩個完全相同的甲、乙兩燒杯，分別盛放M、N兩種液體.向兩燒杯中放入質(zhì)量相等、體積不等（VAlt;VB）的正方體物體A、B，靜止時液面剛好相平，如圖1所示，則下列說法不正確的是（）.

A.排開液體的質(zhì)量mA排lt;mB排

B.兩種液體的密度ρMgt;ρN

C.兩物塊的密度ρAgt;ρB

D.桌面受到燒杯的壓強p甲gt;p乙

解析通過圖示可以看到物體A漂浮，物體B懸浮，兩者的重力和浮力相等，而物體A、B的質(zhì)量相等，重力相等，表明排開液體的重力相等，排開液體的質(zhì)量相等，mA排=mB排；由VAlt;VB可知物塊A排開液體的體積小于物塊B排開液體的體積，但兩者排開液體的重力相等，因此ρMgt;ρN；兩物塊的質(zhì)量相等，VAlt;VB，因此ρAgt;ρB；由于靜止時液面剛好相平且VAlt;VB，則M液體的體積較N液體體積大，又有ρMgt;ρN，因此，甲的總質(zhì)量更大.兩燒杯完全相同，可得甲對桌面的壓強更大.綜上分析可知，選項A符合題意.

2參數(shù)值計算類問題

計算參數(shù)的具體值是初中物理浮力部分中難度較大的一類問題，不僅需要根據(jù)物體所處的狀態(tài)進行受力分析，還需要牢記計算所用的公式，理解公式中各參數(shù)表示的含義，正確代入已知參數(shù)進行計算.當然，部分參數(shù)的計算可能涉及多個方程，這就需要具備一定的運算技巧，可以先對公式進行整理，再代入數(shù)值計算結果，減少不必要的推算，提高計算效率[1].

例2將一圓柱體A放入密度為0.6 g/cm3的液體中，露出液面的高度為3.6 cm，如圖2甲.在A的正上方放一合金塊B，此時A露出液面的高度為0.6 cm，如圖2乙.將合金塊B用細線系在A的正下方，A露出液面的高度為1.2 cm，如圖2丙.整個過程A的上表面始終水平，則合金塊B的密度為（）.

A.3.0 g/cm3B.4.8 g/cm3

C.5.0 g/cm3D.6.0 g/cm3

解析設圓柱體A的高為h，底面積為S.對于圖2甲，A處于漂浮狀態(tài)，則F浮=GA，由阿基米德原理可得F浮=GA=ρ液gS（h-0.036 m）①.對于圖2乙，圓柱體A和合金塊B處在漂浮狀態(tài)，得GA+GB=ρ液gS（h-0.006 m）②.對于圖2丙，圓柱體A和合金塊B漂浮狀態(tài)，則：GA+GB=ρ液g［VB+S（h-0.012 m）］③.由①②聯(lián)立得GB=ρ液gS×0.03 m；由②③聯(lián)立得VB=0.006 m×S，則ρB=GBVBg=ρ液gS×0.03 mg×0.006 m×S=5ρ液=5×0.6 g/cm3=3.0 g/cm3，選擇A項.

3圖像類問題

初中物理浮力部分中圖像類問題以抽象、難度大而著稱[2].解答該類問題的關鍵在于讀懂圖像，這里的讀懂圖像包括：明確圖像描述的對象、理解圖像中坐標軸表示的含義、能夠分析圖像中圖線變化的內(nèi)在原因.同時，在分析、計算的過程中要善于挖掘圖像中的隱含條件，正確代入對應的參數(shù).

例3在一彈簧測力計下用細線懸掛一圓柱體，從盛水的燒杯上方某一高度緩慢下降，直到圓柱體與燒杯底部接觸（水未溢出），如圖3甲.彈簧測力計讀數(shù)F隨圓柱體下降高度h變化的圖像如圖3乙所示，以下關于圓柱體的說法正確的是（）.

A.開始時距離水面9 cm

B.質(zhì)量為12 kg

C.剛好浸沒時下表面受到水的壓力為8 N

D.浸沒在水中時受到的浮力為4 N

解析由圖乙可以看到AB段圓柱體與水沒有接觸，此時彈簧測力計測得的數(shù)值為圓柱體的重力，由m=Gg=12 N10 N/kg=1.2 kg，下降3 cm后圓柱體受到水的浮力，彈簧測力計讀數(shù)變小，因此，開始時圓柱體距離水面3 cm，A、B兩項均錯誤；圖乙中C點為圓柱體剛好浸沒，此時彈簧測力計的讀數(shù)為4 N，受到的浮力F浮=12 N-4 N=8 N，由浮力產(chǎn)生的原因可知，此時圓柱體下表面受到的水的壓力為8 N.圓柱體浸沒后彈簧測力計讀始終為4N，則其受到的浮力為F浮=12 N-4 N=8 N.綜上分析，C項正確.

4綜合類問題

初中物理浮力綜合類問題考查知識面廣，對分析問題的能力要求較高.解答該類問題應把握以下關鍵：認真審題，明確題意，讀題的過程中可以將相關參數(shù)標注在所給的圖中，便于分析；仔細閱讀要求解的問題，分析問題之間是否存在關聯(lián)，列出方程；聯(lián)系所用到的知識、公式，明確運用公式應注意的細節(jié).

例4如圖4所示，將一輕質(zhì)彈簧固定在容器底部，另一端連接一邊長為0.1 m的正方體物塊A.當容器中水的深度為30 cm時，物塊A有35的體積露出水面，此時彈簧剛好處在自然伸長狀態(tài).其中ρ水=1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，求：

（1）物塊A受到的水的壓強；（2）物塊A的密度；（3）向容器中緩慢加水至物塊A剛好浸沒后停止，彈簧伸長了3 cm，求彈簧對物塊A的作用力F.

解析（1）根據(jù)題意，當物塊A有35的體積露出水面時，浸入水中的深度h=25×0.1 m=0.04 m.由液體壓強公式可得p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m=400 Pa.

（2）彈簧處在自然伸長狀態(tài)，表明物塊A受到的浮力和自身重力大小相等，即F浮=GA.由阿基米德原理可得ρ水gV排=ρ水g（1-35）VA=ρAVAg，即ρA=25ρ水=25×1.0×103 kg/m3=0.4×103 kg/m3.

（3）物塊A受到自身重力、彈簧拉力以及浮力，三力處于平衡狀態(tài)，即GA+F=F浮.F=F浮-GA=ρ水gVA-GA，其中GA=ρAVAg=0.4×103 kg/m3×（0.1 m）3×10 N/kg=4 N，代入數(shù)據(jù)解得F=6 N.

5實驗類問題

實驗屬于初中物理浮力部分重要內(nèi)容，可以幫助學生更好地理解浮力知識，掌握浮力產(chǎn)生的原理.實驗類問題也是中考常考題型，解答該類問題需要具體情境具體分析，對于直接考查課本實驗的問題情境，一般難度不大，作答時應認真仔細.對于情境較為新穎的實驗類問題，需要通過審題明確實驗原理以及實驗要求，對接所學的浮力知識點，結合積累的物理實驗知識進行分析作答.

例5使用如圖5所示的裝置測量燒杯中液體的密度，其中三個小球的信息如下：①球A：VA=5×10-4 m3，重力約為4 N，在液體中漂浮；②球B：VB=1×10-4 m3，重力約為4 N，在液體中沉底；③球C：VC=5×10-4 m3，重力約為8 N，在液體中沉底；

（1）根據(jù)題意，選擇球?qū)嶒灡容^合適，不選擇其他兩個小球的原因是.（2）寫出測量該液體密度的實驗步驟.（3）該液體密度的表達式為ρ液=（用測量的物理量和已知量表示）.

解析（1）球A漂浮在液體中，不容易測量其受到的浮力；球C超過了彈簧測力計的測量范圍，因此，選擇B球進行實驗比較合適.

（2）運用阿基米德原理測量液體的密度.步驟為：①將小球B掛在彈簧測力計下，靜止時記錄彈簧測力計的讀數(shù)為F1；②將小球B完全浸入液體中，靜止時記錄彈簧測力計的讀數(shù)為F2.

（3）小球B完全浸入在液體中時受力平衡，此時G=F浮+F2，G=F1，F(xiàn)浮=ρ液gVB，聯(lián)立得到ρ液=F1-F2gVB.

6結束語

綜上所述，為提高學生解答浮力五種問題情境的能力，教師應結合習題，做好解題思路和解題技巧的歸納總結.同時，圍繞五種問題情境，開展專題訓練活動，在訓練中增強解題能力及解題水平，為物理學習成績的提升奠定堅實基礎.參考文獻：

［1］ 緱樂.初中物理浮力常見問題及解題策略研究［J］.新課程導學，2024（20）：79-82.

[2] 陳安福.分析物體沉浮條件在求解浮力問題中的應用［J］.數(shù)理化學習（初中版），2024（06）：51-53.

［責任編輯：李璟］