解决浮力问题方法

浮力问题的解题思路

浮力问题是力学的重点和难点。解决浮力问题时，要按照下列步骤进行： (1)确定研究对象。一般情况下选择浸在液体中的物体为研究对象。 (2)分析物体受到的外力。主要是重力G（mg或ρ物gV物）、浮力F浮（ρ液gV排）、拉力、支持力、压力等。

(3)判定物体的运动状态。明确物体上浮、下沉、悬浮、漂浮等。

(4)写出各力的关系方程和由题目给出的辅助方程。如体积间的关系，质量密度之间的关系等。

(5)将上述方程联立求解。通常情况下，浮力问题用方程组解较为简便。 (6)对所得结果进行分析讨论。 相同、相关、相似、相异的八对概念 一、“漂浮”与“浮在液面”

“漂浮”与“浮在液面”是两个相同的概念，表示物体静止在液面，一部分浸在液体中，在重力和浮力的作用下平衡。

二、“漂浮”与“悬浮” “漂浮”与“悬浮”是两个相似的概念，它们的相同点是：都是在重力和浮力的作用下平衡，它们的不同点是：“漂浮”是部分浸入，而“悬浮”是浸没。 三、“上浮”与“浮在液面”

“上浮”与“浮在液面”是两个不同的概念，“上浮”是受重力和浮力的作用，且浮力大于重力，物体处于不平衡状态，向上作加速运动；“浮在液面”是在重力和浮力作用下的平衡状态。不过物体“上浮”的最终结果是“浮在液面”。 四、“下沉”与“沉在液底”

“下沉”与“沉在液底”是两个不同的概念，“下沉”是受重力和浮力的作用，且浮力小于重力，物体处于不平衡状态，向下作加速运动；“沉在液底”是在重力、浮力和底面支持力三个力作用下的平衡状态。不过物体“下沉”的最终结果是“沉在液底”。 五、“浸没”与“浸入”

“浸入”与“浸没”是大概念与小概念的关系，它们之间是包含与被包含的关系。“浸没”是指物体全部浸在液体中；而“浸入”可以是指物体全部浸在液体中，也可以是指物体部分浸在液体中。 六、“物体浮在液面的条件”与“物体浮沉的条件” “物体浮在液面的条件”是：重力等于浮力；“物体浮沉的条件”是：当浮力大于重力时，物体上浮；当浮力等于重力时，物体悬浮；当浮力小于重力时，物体下沉；

七、“排开”与“排出” 阿基米德原理指出：“浸在液体中的物体，受到液体对它的浮力，浮力的大小等于这个物体排开液体的重力。”其中指的是物体“排开”液体的重力，而不是指物体“排出”液体的重力。当容器装满液体把物体放入液体中，这时“排开”和“排出”相同。当容器未装满液体把物体放入液体中，这时“排开”和“排出”不相同。

八、“物体的体积”与“物体排开液体的体积”

“物体的体积”不一定等于“物体排开液体的体积”，只有当物体浸没时“物体的体积”等于“物体排开液体的体积”，而物体部分浸在液体中时，“物体的体积”大于“物体排开液体的体积”。

如何判断物体的浮沉：判断物体浮沉的方法有两种：

（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

（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；

对于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。

正确理解漂浮条件：

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=

物

·V物

、V物不变；物体排开液体的体积V排与液体的密度

同一物体在不同液体中漂浮时，ρ

ρ液成反比。ρ液越大，V排反而越小。

浮力规律总结

一、漂浮问题“五规律”：

规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力等于它受的重力； 规律二：同一物体在不同液体里，所受浮力相同；

规律三：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小； 规律四：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几；

规律五：将漂浮物体全部浸入液体里，需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。 规律六：物体漂浮在液体中时，它排开液体的重力等于物体的重力，排开液体的质量等于物体的质量。

二、沉底问题“五规律”：

规律一：物体漂浮在液体中，所受的浮力小于它受的重力；

规律二：同一物体在不同液体里，所受不同相同，液体密度越大浮力越大；

规律三：同一物体在不同液体里沉底，排开液体的体积相同，都等于物体的体积； 规律四：物体沉底时，它排开液体的重力小于物体的重力，排开液体的质量小于物体的质量，等于液体的密度乘以物体的体积。 三、V排：

1、如果液体密度一定时，知道F浮可求V排，反之也可求浮力。

2、如果液体密度一定时，V排的变化量等于浮力的变化量除以液体密度与g的乘积。 3、在同一容器中，V排的变化量等于液体深度变化量乘以容器的底面积。 4、在同一液体中，V排等于物体的底面积乘以物体浸入液体的深度。 5、物体放入液体中时，V排等于液体的底面积乘以液体上升的高度。

四、浮力与上下表面的压力；

1、浮力是上下表面压力的合力。F浮=F2-F1

2、应用；一般上面的公式应用在求不规则图形收到液体给它的压力。

五、浮力与压强：一般情况下，浮力与压强（压力）的综合题都是液体对容器底的压强（压力）。 1、当物体浸入液体中时，如果物理在液体中向下运动时，浮力的变化量等于液体对容器底的压力变化量。压强变化量等于压力（浮力）变化量除以容器底面积

2、当物体漂浮时，液体对物体底面的压强等于浮力除以物体的底面积，反之浮力等于物理底面受到压强乘以物体的底面积。

六、密度计原理：密度计放入不同密度不同的液体中时所受的浮力相同： 1、可以应用浮力相等列方程 浮力解题的四种方法

1、 压力差法：根据物体浸在液体中受到的浮力等于物体受到液体向上和向下的压力差 （F浮=F下-F上 F下表示物体下表面受到液体向上的压力，F上表示物体上表面受到液体向下的压力）

根据浮力产生的原因，液体对物体下表面向上的压力为F向上，对物体上表面向下的压力为F向下，则物体所受浮力为F浮=F向上-F向下。即浮力等于浸在液体中的物体受到的向上的压力和向下的压力之差。 适用：于物体的形状规则、密度均匀、它所受浮力可用液体对物体向上和向下的压力来计算。 例1、边长为10cm的正方体浸没在水中，物体的上表面与液面平行，上表面受到的压力为14.7N，下表面受到的压力为4.9N，求物体受到的浮力是多少？ 解：根据压力差法求浮力：

物体受到的浮力为F浮=F向上-F向下=14.7N-4.9N=9.8N

例2、如图所示，小容器A底部有一个半径略小于R的圆洞，上面用一个半径为R的小球盖住，容器A内的液体密度为?1，大容器B内的液体密度为?2，两容器液面相平，距容器A底部高为h。求小球重力G至少多大时，才能盖住圆洞？

用浮力的产生原因压力差来求解，小球的上下表面均是一个半球面，且各部分压强都不相等，根本无法求解，但是我们观察下面两个图，液体对下半球的压力F应该相等的，即F1?F2，右图F浮2?F2?F?，所以F1?F2?F浮2?F? 同理下图F3?F4?F?F浮1

所以小球上下面压力差F1?F3?F浮2?F??(F?F浮1)?F浮1?F浮2?F??F =?1g23?R??2g323?R??2gh??1gh=(?1??2)g323?R?(?2??1)gh

32、 阿基米德原理： 根据物体浸在液体中受到的浮力等于物体排开液体的重力（F浮=V排ρ

液

g）

浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体所受的重力，用公式表示就是：F浮=G排=ρ液 gV排。ρ液gV排表示液体的密度，g=9.8N/Kg, V排表示物体排开的液体的体积。当物体浸在气体中时，则F浮=ρ气gV排

从公式上看物体所受浮力大小只跟液体密度和物体排开液体体积大小有关，与其他无关 适用：知道排开液体的重力或体积。

例1、有一个小石块，放入盛满水的烧杯中，溢出15N的水，求小石块在水中所受的浮力？ 解：根据阿基米德原理可知

小石块在水中受到的浮力 F浮=G排=15N

3、 力的平衡原理：根据物体在液体中平衡时所有向上力的和等于所有向下力的和

若物体漂浮或悬浮在液体（或气体）中时，应根据物体所受浮力等于物体的重力（即F浮=G物）来计算。此法也称为平衡法。 适用：漂浮或悬浮

例1、一艘30000N的轮船在海上航行时,受海水的浮力多大?从海上到长江上航行时浮力多大? 解：因为这艘轮船是漂浮，所以轮船所受的浮力F浮=G物=30000N，轮船从海上航行到长江，轮船重力不变，所以所受浮力不变。

4.称重法：根据物体在液体中失去的重力就等于物体在液体中受到浮力（F浮=G空视-G液视

G空视表示物体在空中的重力，G液视表示物体在液体中的重力）

用弹簧测力计测出物体的重力G，再将物体进入液体中，读出这时弹簧测力计的示数F，则浮力大小为F浮=G-F。

适用：有弹簧秤读数，形状可以不规则的小物体。

例1、一个重为1N的钩码，挂在弹簧测力计的挂钩上，当钩码完全浸没在水中时弹簧测力计的示数时0.87N时，这个钩码受到水的浮力是多少？ 解：钩码受到水的浮力为F浮=G-F=1N-0.87N=0.13N 错误问题分析

表现一：一切浸入液体中的物体，都受到液体的浮力作用。

浮力产生的原因是：浸在液体中的物体受到液体上下表面不同的压力差，即F浮=F上—F下。由此可知只有F上＞F下时，物体才受浮力即浸入液体中的物体，物体不一定受浮力的作用。 例1：一个圆柱形桥墩的总体积为11.8m3，浸在水中的部分体积为5m3，则桥墩所受到的浮力是 0 N

桥墩深入河底泥土中，底部没有受到水对它向上的压力即：F

上

=0。桥墩没有受到水的浮力

作用即：桥墩所受浮力为0。

表现二：浮力的大小跟物体的运动状态有关，上浮的物体受到的浮力大，下沉的物体受到浮力小。

浸没在液体中的物体，只受重力和浮力作用时，当浮力等于重力，物体悬浮；当浮力大于重力，物体上浮；当浮力小于重力，物体下沉。由此可知，物体的浮沉取决于浮力和重力的大小，物体所受浮力的大小和物体的浮沉（运动状态）无关。

例2：两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中。同时松手，小木块上浮．大石块下沉，所受浮力较大的物体是（ B ）

A、小木块 B、大石块 C、一样大 D、无法确定

石块下沉是因为F浮石＜G石，木块上浮是因为F浮木＞G木，从以上两式并不能判断出F浮石和F浮木的大小关系。由于小木块和一个大石块浸没在水中即：V石排= V石，V木排=V木又因为V石＞V木因而V石＞V木排根据阿基米德原理F浮=ρ水g V排可知F浮石＞F浮木 表现三：用9.8N的水不能产生大于9.8N的浮力。

排