人教版初中物理专题12 中考浮力计算问题（解析版）.doc

专题12 浮力计算问题
知识点1：理解阿基米德原理
浸在液体中的物体受到向上的浮力、浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力，这就是阿基米德原理，其数学表达式是：F浮=G排液=ρ液gV排。
（1）浮力的大小由液体密度ρ液和排开液体的体积V排两个因素决定。浮力大小与物体自身的重力、物体的体积、物体的密度及物体的形状无关。浸没在液体中的物体受到的浮力不随深度的变化而改变。
（2）阿基米德原理对浸没或部分浸在液体中的物体都适用。
（3）当物体浸没在液体中时，V排=V物，当物体部分浸在液体中时，V排<V物，（V物=V排+V露）。
液体密度ρ液一定时，V排越大，浮力也越大。
（4）阿基米德原理也适用于气体，其计算公式是：F浮=ρ气gV排。
知识点2：理解物体漂浮条件
漂浮问题是浮力问题的重要组成部分，解决浮力问题的关键是理解物体的漂浮条件F浮=G物。
（1）因为F浮=ρ液gV排，G物=ρ物gV物，又因为F浮=G物（漂浮条件）所以，ρ液gV排=ρ物gV物，
由物体漂浮时V排<V物可得ρ液>ρ物，
即物体的密度小于液体密度时，物体将浮在液面上。此时，V物=V排+V露。
（2）根据漂浮条件F浮=G物，得：ρ液gV排=ρ物gV物，V排=ρ物V物/ρ液
同一物体在不同液体中漂浮时，ρ物、V物不变；物体排开液体的体积V排与液体的密度ρ液成反比。ρ液越大，V排反而越小。
知识点3：判断物体的浮沉的方法
（1）受力比较法：浸没在液体中的物体受到重力和浮力的作用。
F浮>G物，物体上浮；　
F浮<G物，物体下浮；　
F浮=G物，物体悬浮。
（2）密度比较法：浸没在液体中的物体，只要比较物体的密度ρ物和液体的密度ρ液的大小，就可以判断物体的浮沉。
ρ液>ρ物，物体上浮；　
ρ液<ρ物，物体下浮；
ρ液=ρ物，物体悬浮。
质量分布不均匀的物体，如空心球，求出物体的平均密度，也可以用比较密度的方法来判断物体的浮沉。
知识点4：计算浮力的一般方法
（1）压力差法：根据浮力产生的原因F浮=F向上－F向下，一般用于已知物体在液体中的深度，且形状规则的物体。
（2）公式法：阿基米德原理数学表达式F浮=G排液=ρ液gV排，这公式对任何受到浮力的物体都适用。计算时已知ρ液和V排
（3）称量法：根据力的平衡原理，将挂在弹簧秤下的物体浸在液体中，静止时，物体受到重力，浮力和竖直向上的拉力。这三个力平衡：即F浮=G物－F拉
（4）平衡法：根据漂浮、悬浮条件F浮=G物，这个公式只适用于计算漂浮或悬浮物体的浮力。
知识点5：计算浮力问题的基本思路
（1）仔细审题，注意抓住隐含条件的关键词，如浸入、浸没、装满、未装满、溢出、未溢出、漂浮、悬浮、上浮、下沉等。
（2）分析研究对象的受力情况，画出力的示意图，在图中标出已知力的符号、量值和未知力的符号。
（3）在受力分析的基础上，列出关系式，比如物体在液体中漂浮或悬浮时F浮＝G物；用线吊在液体中时：
F浮＝G－G示；被强制压(按)入液体中时，F浮＝G＋F(F为压力或拉力)，若有几个物体连接在一起，可以将它们视为一个整体进行研究。
（4）把阿基米德原理公式或密度、重力的计算公式代入关系式，代入已知量解出未知量，这种思维方式不仅对较难题适用，对解较容易的浮力题也适用。
注意：在解决比较难的浮力问题时，经常用到二力平衡的思想。
（1）物体漂浮或者悬浮时，物体处于平衡状态，这时浮力等于重力F浮=G
（2）有一个重物压在物体上，物体静止在液体表面或者悬浮在液体中，这时物体的重力加上重物的压力等于物体在液体中受到的浮力，即F浮=G+N
（3）物体挂在弹簧秤下，并且部分或全部浸在液体中，物体平衡时，物体重力等于弹簧秤读数加上物体受到的浮力，即F浮+F=G
（4）物体在液体里，物体下端用绳拴住挂，并且部分或全部浸在液体中，物体平衡时，物体重力加上绳的拉力等于物体受到的浮力，F浮=G+F
【例题1】（2019无锡）如图所示，放在水平面上装满水的一溢水杯，水深为20cm．弹簧测力计挂着重为10N的物块．现将物块侵没在装满水的溢水杯中，静止后溢出水的质量为0.4kg（g取10N/kg）．求：
（1）弹簧测力计的示数．
（2）物体的密度．

【答案】（1）6N．（2）2.5×103kg/m3．
【解析】（1）物块受到浮力：F浮=G排=m排g=0.4kg×10N/kg=4N，
弹簧测力计读数F=G﹣F浮=10N﹣4N=6N．
（2）F浮=G排=ρ水gV排=ρ水gV物可得；物块的体积：V=V排=4×10﹣4m3，
物块的质量：m=G/g =1kg，
物块的密度：ρ=m/v=2