每次在看到那种关于浮力的练习题的时候, 虽然公式已经背得非常熟练了, 但是当一到实际去解题的时候就感到非常茫然无措? 这是因为要么忘记了去分析物体所处的状态, 要么是错误地把排开液体的体积和物体的体积搞混了, 明明是完全会做的题目却也在考试中丢掉了分数。
其实这种现象说明, 浮力题目的表面看起来花样非常多, 但是一切背后的核心原理只有一个, 这就是我们熟知的阿基米德原理, 今天我们就通过一道具体的题目来分析, 把关于浮力的最底层的逻辑完全打通, 保证让你在以后的考试中再也不害怕这种类型的题目。
其实就是一个原理, 它让浮力相关的任督二脉都被打通了。
实际上浮力的所有计算, 最终都是建立在同一个公式之上:
F浮 = G排 = ρ液 g V排
在这里, 这三个字母千万不要只是当做符号去死记硬背, 你需要知道ρ液指的是液体的密度, 而它并不是物体的密度, 同时V排指的是物体排开液体的体积, 这也就是指物体浸在液体里面的那部分体积, 很多同学在刚开始理解的时候, 就会很容易犯错误, 他们往往会把V排错误地理解为整个物体的体积。
仅仅把相关的公式给死死记住起来, 这一项工作还是远不够的, 必须要把它们跟物体的上浮下沉这样一种最终的状态, 紧紧地绑定在一块子去进行深度的理解才行:
当物体处于漂浮状态时它静止在液面上并且只有一部分浸入液体之中, 在这种情况下的浮力等于物体的重力即F浮=G物, 同时排开液体的体积小于物体的总体积即V排
物体能够悬挂在液体内部的任意一个深度位置, 并且处于完全被液体包裹的状态。在这个时候, 它受到的浮力等于这个物体的重力, 同时它排开的液体的体积正好就是这个物体的体积。
就是指物体向着下面掉落, 最后沉到了底子上, 在这个状况下, 浮力小于重力, 而且排开液体的体积等于物体的体积。
很多题目的陷阱就在这里。同一个物体在不同的液体里, 其浮沉状态是不一样的。或者, 在同一个液体里面放入不同的物体。只要抓住 F浮 = ρ液 g V排 这个公式。再结合在漂浮和悬浮的时候, 浮力等于重物的重力这个关系。那么基本上就可以把方程列出来。
解题三步走，浮力题不再绕弯
如果在做题期间遇到了关于浮力的题目, 即使题干中的文字描述特别长, 那么也依然能够按照这种既定的解题思路, 去一步一步地、非常稳定地进行推进:
我们先第一步把那个状态给圈出来, 然后确定一下它们之间的那个等量的关系。
先不要急着想办法去给物理量填入数据, 而是要仔细看清楚题目里描述的物体状态, 判断它到底是处于“漂浮”、“悬浮”还是“沉底”的情形。万一你发现物体现在是漂浮或者悬浮的状态, 那就应该非常迅速且直接地写出那个等式, 也就是: 浮力等于物体的重力。
假如实际情况变成了物体沉到底部了那你就需要去寻找容器底部给它的那个支持力是多少不过这种状况在初中考试阶段大多都是不出现的你大概率遇到的都是前两种情况。
第二步：把F浮拆成ρ液gV排初中物理浮力讲解，把G物拆成ρ物gV物
浮力这个力以及重力, 都是可以借由物质密度与物体体积来进行表达的, 于是原本的方程结构就变成了以下这种样子:
ρ液 g V排 = ρ物 g V物
因为 g 可以约掉, 所以能够推导出 ρ液 V排 = ρ物 V物这一等式。这个结果是非常重要的, 因为它可以直接建立起物体密度、液体密度以及浸入体积三者之间的具体关系。
在第三步当中, 要去弄清楚V排与V物之间存在的关联, 接着将具体数据进行代入计算来完成求解操作。
题目通常会将露出液面的体积比例告知你, 举例来说可能会给出“露出水面的体积占总体积的1/4”这样的表述。这一情况意味着排开液体的体积V排等于1减去1/4后乘以物体的总体积V物, 也就是3/4 V物。把这个结果放到方程里面去代入计算。
将水的密度乘以四分之三倍的物体体积, 这个计算结果应当等于物体的密度与物体整体体积相乘之后所得到的数值。
把V物消掉之后, 可以得到ρ物的值等于三分之四乘以ρ水的值, 也就是零点七五乘以十的三次方千克每立方米。在整个过程中, 根本不需要知道物体的总重量, 而且也完全用不着进行那些繁琐的浮力计算。
用一道真题把方法练成肌肉记忆
这是一道例题, 其中提到一个正方体形状的木块正处于漂浮状态, 并且它的上表面超出了水面, 露出的距离设定为2cm, 同时已知该木块的内部总体积数据是500cm³, 其底部的边长测量结果是10cm, 现请依据这些参数计算出这种木材自身的密度数值。
首先我们需要阅读题目去抓住物体的状态, 既然它是处于漂浮的情况之下那么马上就要写出浮力等于物体自身重力的这个公式。
木块的重力等于G物的数值大小, 其中计算方式为, 密度ρ木乘以重力加速度g, 再乘以体积V木的值初中物理浮力讲解234范文网，这个体积数值为500×10⁻⁶ m³。
关于浮力, 其计算公式为F浮 = ρ水 g V排。
在这之中, 需要把排开水的体积先算出来因为底面是正方形, 而且边长是0.1m, 浸入深度 h浸 等于总高减去露出高度, 木块的总高 h总 通过计算得到结果是500×10⁻⁶ / (0.1×0.1) = 0.05m = 5cm, 所以最终的浸入深度 h浸 = 5cm - 2cm = 3cm = 0.03m。
计算排开水的体积, 需要用底面积来乘以浸入的深度, 也就是用零点一乘以零点一的底面积, 再去乘以点零三的浸没深度, 最后得出的结果是三乘以十的负四次方立方米。
把数值代入方程里, 可以得到ρ水乘以g再乘以3×10⁻⁴, 等于ρ木乘以g再乘以5×10⁻⁴。接下来, 把等式两边的g和10⁻⁴约掉, 就能算出ρ木等于3/5乘ρ水。最后的结果就是ρ木等于0.6×10³ kg/m³。
你仔细观看, 关键依然是把V排以及V物进行剖开处理, 随后再利用等量关系这一方法实现快速破解。
这类题最容易踩的坑
1. 要把露出体积当作排开体积的话, 那就犯错了, 因为露出的部分是V露, 所以排开体积等于物整体体积减去露出部分体积, 也就是V排等于V物减去V露, 做减法运算的时候一定要确保准确无误。
2. 只知道浮力等于物体的重力, 却忘记了这一等式仅仅适用于物体处于漂浮状态或者是悬浮状态这两种情况, 当物体沉底的时候, 其重力还与接触面提供的支持力有着直接的关系是存在差别的, 因此在进行分析处理的时候绝对不可以随意且盲目地运用相等关系来进行判断。
3. 单位换算出错。厘米、立方厘米一定要统一成米和立方米, 或者全程都用厘米运算, 最后再把密度单位进行换算, 不然的话, 就极有可能将数量级给搞错了。
其实嘛, 对于做浮力题目这件事来说, 它不过就是那么一层窗户纸罢了。
面对任何一道关于浮力的题目, 你只要逼迫自己首先写下公式F浮等于ρ液乘以g再乘以V排, 然后根据物体所处的状态列出相应的等量关系式, 那么这道题目的大部分难点就已经被克服了。
剩下的工作仅仅是小心仔细地找到V排的数值, 并把数据代入进去进行计算罢了。与其盲目地去练习大量的试题, 倒不如先花费半个小时的时间把这三个步骤熟练掌握, 当你真正这么做的时候, 你会察觉到浮力知识其实也就那样。
请问你在以前的时候, 究竟是在哪一个方面的浮力题目上面反复地出现过失误和错误的情况? 这个问题到底是关于那个排开体积也就是V排的准确判断, 还是说对于物体最终的漂浮、悬浮以及沉底等状态的深入分析?
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