在初中力學(xué)學(xué)習(xí)中,不少同學(xué)遇到浮力問題時(shí)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(cuò)誤百出。其實(shí)在實(shí)際情況中,一個(gè)物體會(huì)受到多個(gè)力的作用,浮力不過是其中之一。而浮力問題一般會(huì)涉及物體重力、彈簧測(cè)力計(jì)拉力等其它力,若著手點(diǎn)放在一個(gè)力--浮力的規(guī)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(guī)律,類似于重力G=mg的作用。因此在學(xué)習(xí)中應(yīng)首先考慮力(這個(gè)力是指物體所受的所有力)和狀態(tài)的分析,再結(jié)合“阿基米德原理”。這樣,問題通常會(huì)迎刃而解,也能大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)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(dāng)它漂浮在水面上時(shí)所受浮力為F1;當(dāng)把它按入水中,它會(huì)沉在水底,此時(shí)碗所受浮力為F2,如圖1所示。則( )
A.F1
B.F1=F2。
C.F1>F2。
分析 兩種情況下,碗的狀態(tài)分別為漂浮和沉底,受力情況對(duì)應(yīng)為F1=G和F2
例2 如圖2a所示,木塊上壓一實(shí)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(xì)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(jù)木塊和鐵球的狀態(tài)得到兩者的浮力之和與重力之和的關(guān)系:a圖中F浮a=G,b圖中F浮b
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(shí)心冰塊漂浮在水面上,當(dāng)其完全融化后,液面會(huì)_______。(填“上升”、“下降”或“不變”)
分析 漂浮狀態(tài)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(zhì)量關(guān)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(zhì)量相等的甲、乙兩個(gè)實(shí)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(shù)之比為F甲∶F乙=________。
分析 甲、乙兩球現(xiàn)處于靜止?fàn)顟B(tài),各自受力情況為G甲=F浮甲+F甲,G乙=F浮乙+F乙。
再結(jié)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(zhì)量和密度關(guān)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(xué)問題的著手點(diǎn)在于力和狀態(tài)的分析。希望大家對(duì)此有較大的突破。
注:“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文?!?/p>