中考物理问题探究导学设计：计算浮力有哪些方法？

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第30问. 计算浮力有哪些方法？ ◇学生提问

如图所示，边长为0.1m的实心正方体木块，密度为静止在装有足量水的容器中，上下底面与水面平行，下底0.06m.求：木块受到的浮力是多大？(取g＝10 N/kg)

老师，听说这个问题有三种解法，真的吗？我只要学了吧？ ◇问题探究

平衡力法（重要性：★★）

老师：别急，保证三个方法你都能学会！我们先看第一种方法，你求一下物体所受的重力。 学生：已知物体的边长，可求出物体的体积： V物=（0.1m）=10m

已知物体的密度，可求出物体的质量： m物=?物V物=0.6×10kg/m×10m=0.6kg

3

3

-33

3

-33

0.6?103kg/m3，

面与水面的距离是会其中的一种就够用

接着我们可以求出物体的重力： G物=m物g=0.6kg×10N/kg=6N 可是，求出它有什么用呢？

老师：物体漂浮时浮力和重力之间有什么关系呢？

学生：哦，明白了：漂浮时F浮=G物=6N，悬浮时也是F浮=G物。这样就很轻松的把浮力求出来了。 老师：很好，利用物体在漂浮、悬浮时所受浮力和重力是一对平衡力相等来求浮力的方法叫做--平衡力法。你想想，这种方法在什么情况下使用起来比较方便呢？

学生：我想想，只要物体处于平衡状态，而且物体的重力容易求，那么这种方法当然就很简便了。 阿基米德原理法（重要性：★★★★）

老师：除了这种方法外，如果求出物体排开水的重量，也可以直接得到物体所受浮力的大小。 学生：真的吗？我不信，算算看再说： 物体一个面的面积为: S=0.1m×0.1m=10m 物体排开水的体积是： V排=Sh=10m×0.06m=6×10m 物体排开水的重量是：

-2

2

-43

-22

G＝?液gV排=1×103 kg/m3×10N/kg×6×10-4m3＝6 N

果然跟上面那种方法得到的浮力大小是一样的呢！

老师：这就是最常用的阿基米德原理法了。你想想，这种方法在什么情况下使用方便呢？ 学生：嗯，如果物体排开液体的体积比较容易求，用这种方法应该挺方便的。 压力差法（重要性：★）

学生：第三种方法，老师也讲给我听吧。

老师：呵呵，这种方法，我不告诉你。你只要努力去想：为什么会产生浮力呢？就会明白了。 学生：我想想，书上说浮力之所以产生，是因为上下表面的压力差造成的……明白了！只要分别求出物体上下表面所受压力，浮力的大小不就出来了么？

老师：对啊，你根据这道题试一试！ 学生：物体下表面受到的压强是:

p??gh?1?103kg/m3?10N/kg?0.06m?0.6?103pa

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物体下表面上受到水的压力:

F下?ps?0.6?103pa?10?2m2?6N

浮力等于上下表面的压力差，也就是F浮=F下-F上，本题中物体漂浮，上表面不受液体的压力，所以浮力：

F浮?F下?6N

老师：你看，又是一样的结果吧！ 称重法（重要性：★）

学生：老师呀，我忽然想到了第4种方法呢，而且特别简便，再不聪明的人也会用！ 老师：真的？说来听听。

学生：用弹簧测力计测出了物体的重力G物和把物体浸在液体中时弹簧测力计的示数G浸，然后由于

F浮=G物-G浸，不就计算出物体所受的浮力F浮吗？

老师：呵呵，你别说，这就是所谓的“称重法”，考试还经常考呢！ ◇学生笔记

计算浮力的方法有：平衡力法、阿基米德公式法、压力差法、称重法等，我们在应用时应该结合具体条件选择恰当的方法进行。 ◇要点训练

1.（1）如左下图所示，浸没在水中的物块下表面受到的压力为7N，上表面受到的压力为5N，则该物块受到的浮力是 N。

（2）一个重3N的铁块，把它挂在弹簧测力计下浸没在水中时，弹簧测力计的示数是2N，则铁块受到的浮力是 N（g取10N/kg）。

（3）如右下图所示，重为10N的小球漂浮在水面上，它所受浮力是 N；把它放入酒精中时它会悬浮，则此时它所受浮力是 N。

（4）一小木船漂浮在水面上，有1m的体积浸没在水面以下，小木船受到的浮力是 N（g取10N/kg）。

（1）题 （3）题

答案：（1）2； （2）1； （3）10； （4）10.

解析：（1）采用压力差法：F浮=F下-F上=7N-5N=2N； （2）采用称重法：F浮=G-G浸=3N-2N=1N；

（3）采用平衡力法：F浮＝G排=10N；

（4）采用阿基米德公式法：F浮＝?液gV排=1×10 kg/m×10N/kg×1m＝10 N.

3

3

3

4

物4

3

2.现将一个质量为m/kg，体积为V/m的苹果放在水中，它静止时露出水面的体积是总体积的V/10，请用两种方法求这个苹果所受的浮力。 解析：方法1.平衡力法 ?苹果静止时漂浮在水面上 ?3

F浮?G苹果?mg(N)

方法2.阿基米德原理法

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F浮??水gV排??水g(V?V/10)?0.9?水gV(N)

3.科技小组的同学用长方体泡沫塑料A、三脚架和灯泡等制作了一个航标灯模型(如图所示)，总重为4N，A底部与浮子B用细绳相连。水位上升时，浮子BB上升，使航标灯静止时A浸入水中的深度始终为5cm，子B重 0.5N(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，g取 求：(1)泡沫塑料A底部受到水的压强是多少? (2)航标灯静止时，浮子B体积应为多大?

解析：(1)A底部受到水的压强：

下降；水位下降时，浮子排开水的质量为500g，浮10N/kg)。

p??水gh?1?103kg/m3?10N/kg?0.05m?500pa

(2)A受到的浮力：

F浮?G排?m排g?0.5kg?10N/kg?5N

A对绳子的拉力：

F?F浮?GA?5N?4N?1N

B受到的浮力：

??GB?F?0.5N?1N?1.5N F浮B的体积： V??F浮1.5N?43 ?3?1.5?10m3?水g10kg/m?10N/kg

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