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這幾天遇到幾個初二的學生,紛紛抱怨初中物理中的浮力這一章節沒學好,每次拿到題總感覺束手無策。通過跟這些學生的簡單溝通,我發現他們沒有掌握這類題型的解題思路和方法。因此,本文利用例題給大家詳細講解一下有關浮力的物理題的解題步驟。
例題如圖甲所示,圓柱形容器中裝有适量的某種液體,現将正方體木塊A放人容器中,木塊靜止時露出液面的體積與浸人液體的體積之比為1:3;在木塊上表面輕放一個物塊B(VA=2VB),A的上表面剛好與液面相平,如圖乙所示。若将物塊B單獨放人此液體中,它靜止時将處于怎樣一種狀态?懸浮、漂浮或沉底?
1、利用受力分析和物體的平衡條件,确定浮力與重力之間的數量關系。
在甲容器中,對木塊A進行受力分析:在豎直方向上受到豎直向下的重力G1和豎直向上的浮力F1,當木塊A靜止時,處于受力平衡狀态,因此G1=F1。
2、利用題目中的條件,确定排開水的體積與木塊體積之間的數量關系。
根據題目中的條件:木塊靜止時露出液面的體積與浸人液體的體積之比為1:3,則浸人液體的體積V排與木塊A的體積V1之比為3:4,即V排:V1=3:4。
3、利用浮力與重力的計算公式,确定液體密度與木塊密度之間的數量關系。
根據浮力及重力的計算公式:F1=ρ液gV排,G1=m1g=ρ1gV1;
根據結論1:ρ液gV=排ρ1gV1,則ρ液gV排=ρ1gV1,即ρ液:ρ1= V1:V排;
根據結論2:ρ液:ρ1=4:3。
4、确定新的受力分析對象,根據物體平衡條件,确定各力之間的數量關系。
在乙容器中,把木塊A和物塊B作為一個整體進行受力分析:在豎直方向上受到豎直向下的重力(G1 G2)和豎直向上的浮力F1’。當木塊A和物塊B靜止時,處于受力平衡狀态,因此G1 G2=F1’。
5、根據題目中的條件,确定新的排開水體積與木塊體積之間的數量關系。
根據題目中的條件:A的上表面剛好與液面相平,則V排’= V1。
6、利用浮力、重力的計算公式及題目條件,确定液體密度與物塊密度之間的數量關系。
根據浮力及重力的計算公式及結論2:F1’=ρ液gV排’=ρ液gV1,G1=m1g=ρ1gV1,G2=m2g=ρ2gV2,則ρ液gV1=ρ1gV1 ρ2gV2,即ρ液V1=ρ1V1 ρ2V2;
根據題目中的條件:V1= 2V2,則2ρ液=2ρ1 ρ2;
根據結論3:ρ液:ρ1=4:3,則ρ液:ρ2=2:1。
7、根據物體的浮沉條件,确定物塊在液體中的浮沉情況。
物體全部浸沒在液體中所受的浮力F浮=ρ液gV,物體的重力G=ρgV;
根據F浮與G或液體與物體的密度大小關系可以決定物體在液體中的浮沉情況:
當F浮=G,即ρ液=ρ,則物體懸浮于液體中;
當F浮>G,即ρ液>ρ,則物體漂浮于液體中;
當F浮<G,即ρ液<ρ,則物體在液體中沉底;
所以,物塊B的密度ρ2小于容器中的液體密度ρ液,則物塊B漂浮于液體中。
總之,浮力是初中物理學習的一大難點,隻有進行合理的受力分析和靈活地利用公式,并按照解題步驟按部就班地進行解題,關于浮力的這類題型就能迎刃而解了。
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