求浮力的几种方法及其应用

求浮力的几种方法及其应用
河北省迁安市太平庄乡初级中学 王小红 QQ:610415142邮编064401 邮箱******************
浮力是力学考查的重点内容，根据多年的教学发现，无论是什么题型都离不开浮力的求法，所以求浮力的方法成为解决浮力问题的关键，下面就结合具体实例详细介绍求浮力的几种方法。

一、弹簧测力计测量法
依据：根据浮力的概念“一切浸在液体中的物体，都受到液体对它竖直向上的力”就可以知道，浮力的大小可以借助测量工具来求，这也就有了“弹簧测力计测量法”
解析：先用弹簧测力计测出物体在空气中的重量G ，再测出物体浸在液体中测力计所受到的拉力F 液，两次之差就是物体浸在该液体中受到的浮力的大小F 浮。

表达式：F 浮＝G －F 液
适用范围：所有物体（密度大于液体密度的物体应用的较多）。

应用1：（2005 吉林）小明将一物体挂在弹簧测力计上，示数为9.8N ，将物体浸没在某种液体中，示数为7.8N ，请你帮他解决下列问题：
①、物体浸没在液体中示数减小是因为 。

②、若直接把物体放入此种液体中，则物体将 。

（漂浮、悬浮、下沉）
分析：①一切浸在液体中的物体都要受到液体对它竖直向上的浮力；②物体在液体中的浮沉情况要根据物体的重力G 与受到浮力F 浮的关系来判断，已知物体的重力G=9.8N ，物体受到浮力F 浮=G －F 液=2N ，因为G ＞F 浮，所以物体将下沉；
应用2：在弹簧测力计下面挂一实心物体，弹簧测力计的示数是F ，如果把物体浸没在水中，物体静止时弹簧测力计的示数为F/5，则物体的密度是（ ）
A 、1.0×103kg ／m 3
B 、0.8×103kg ／m 3
C 、1.5×103kg ／m 3
D 、1.25×103kg ／m 3
分析：因为物体的密度ρ＝m ／V ，而m ＝G ／g F 浮＝G －F 液=ρ液gV 排
V ＝V 排=（G －F 液）／（ρ液g ） 所以ρ物=
)/(/g F G g G 液（液）ρ-=ρ液液F G G -=1.0×103kg ／m 3×F
F F
5/1-=1.25×103kg ／m 3，
故选D 。

二、上下表面压力差法
依据：液体内部向各个方向都有压强，同一深度向各个方向的压强都相等，压强随着深度的增加而增加。

如图1所示，正方体浸没在液体中各个表面都要受到液体压强作用，而前后、左右表面所受到的压强相等，压力也相等，方向相反，所以受到的合力为0，而上下表面由于深度不同所受到的压强也不同，这样上下表面所受到的压力也不同，上下表面的压力差就是浮力。

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解析：上表面受到的压力F 上=P 上×S ＝ρ液gh ×S ，
下表面受到的压力F 下＝P 下×S ＝ρ液g （h ＋L ）×S ，
因为F 下－F 上＝ρ液g （h ＋L ）×S －ρ液gh ×S ＝ρ液gL ×S ＝ρ液gV 物＞0，所以物体所受的合力方向竖直向上，而液体对物体竖直向上的力就是物体受到的合力F 浮。

（另外F 下－F 上＝ρ液gV 物，就是阿基米德原理）
表达式：F 浮＝F 下－F 上。

适用范围：粗细均匀的规则物体（正方体、长方体、圆柱体等）
应用：如图3所示，边长为0.1m 的正方体物块在水中保持静止，则物体受到的浮力是 N 。

分析：正方体上表面受到液体的压力F 上=0，下表面受到液体的压力F 下= P 下×S ＝ρ液gL ×S=10N ，所以浮力F 浮＝F 下－F 上=10N 。

三、阿基米德原理
内容：浸入液体里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。

注意：“浸入”包含两层意思：一是物体完全没入液体中，物体排开的液体的体积等于物体的体积；二是物体有一部分露出液面，物体排开液体的体积小于物体体积。

总之物体排开液体的体积就等于物体没入液体里面的那部分体积。

表达式：F 浮=G 液=ρ液gV 排 适用范围：所有物体。

应用1：（2005 广东）一个物体所受到的重力为10N ，将其全部浸没在水中时，它所排开的水所受到的重力为20N ，此时它受到的浮力是 N ，放手后物体将 （上浮、下沉或悬浮），物体静止时所受到的浮力是 N 。

分析：根据阿基米德原理直接断定它受到的浮力为20N ；因为浮力大于重力，所以放手后物体将上浮；静止时物体漂浮的液面，浮力等于物体的重力，即10N 。

应用2：（2005 河北）如图4所示，体积相同的 甲、乙、丙三个物体浸没在水中。

甲上浮，乙悬浮，丙下沉，在甲未露出水面之前，关于它们受到的浮力说法正确的是（ ）
A 、甲受到的浮力大
B 、乙受到的浮力大
C 、丙受到的浮力大
D 、一样大
图4
5
分析：在甲未露出液面以前，三个体积相同的物体完全没入水中，所以它们排开液体的体积相等，根据阿基米德原理F 浮=G 液=ρ液gV 排可以判断，甲、乙、丙三个物体所受到的浮力相等，故选D 。

应用3：（2005 自贡）一个体积是80cm 3
的物体，漂浮在水面上，有36cm 3的体积露出水面，试问：物体所受到的浮力是多少？
分析：根据题意可知物体在液体中的状态如图5所示，物体排开液体的体积就是它没入水中阴影部分，即V 排=V 物－V 露=44cm 3=4.4×10-5m 3,根据阿基米德原理F 浮=G 液=ρ液gV 排计算出物体受到的浮力是0.44N 。

四、平衡法
依据：物体保持匀速直线运动或静止状态都是平衡状态，处于平衡状态的物体受到平衡力的作用，物体在液体中只受重力和浮力作用，当物体受到的重力和浮力相等时，它就处于平衡状态，也就是漂浮和悬浮。

表达式：F 浮=G
适用范围：密度小于或等于液体的密度的物体。

应用1、水平地面上放着一木桶，桶里装满水，轻轻地向水面放一段2kg的原木，它受到的浮力是，从桶中溢出水的质量是。

=G可求出浮力分析：已知木头的密度小于水的密度，所以木头漂浮的水面上，根据F
浮
是20牛；排开水的质量是2kg。

应用2、三个重力相等的小球甲、乙、丙分别悬浮在酒精、水、盐水中，它们受到的浮力的大小是（）A、甲最大B、乙最大C、丙最大D、一样大
分析：解题的关键在“悬浮”，因为悬浮F
=G，所以甲、乙、丙三个小球在不同液体中
浮
所受到的浮力都等于各自的重力，又因为它们三个的重力相等，所以它们受到的浮力也相等故选D。