浮力计算的基本原则?
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发布时间：2022-10-20 04:22
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时间：2024-12-08 00:52
物体所受的浮力等于物体在液面外弹簧秤读数F1(即为物体的重力G)与浸在液体中弹簧秤读数F2之差。即F浮=F1-F2
例1、一金属块所受的重力为26.5牛，用弹簧秤吊着金属块浸在水中，这时弹簧秤的示数为16.7牛，则金属块受到水对它的浮力为多少？
解：由金属块浸在液体中受力分析，可得：
F浮=G-F=26.5牛-16.7牛=9.8牛。
2、浮力产生原因分析
如果物体与容器底部不密合情况下，浸在液体里的物体，由于液体内部的压强随深度的增加而增加，所以物体受到向上压力大于向下压力，物体受到向上与向下的压力差即为物体受到的浮力。即F浮=F上-F下。
浮力的方向总是竖直向上的；如果物体底部与容器底部密合时，则底部受向上的压力为零，即浮力也为零。
例2、把边长为10厘米的正方体物块水平地浸入水中，其上表面距水面5厘米，则这个物块上表面受到的压力大小为_____牛，下表面受到的压力大小为_____牛，其浮力的大小为_______。若该物体下沉到盛水容器的底部，且与底部紧密结合，则该物体受到的浮力是_____牛。
解：上表面所在处的液体的压强为p=籽gh=103千克/米3×9.8牛/千克×0.05米=490帕
下表面所在处的液体的压强为p=籽gh=103千克/米3×9.8牛/千克×0.15米=1470帕
物块上表面受到的向下的压力大小为F下=pS=490帕×(0.1米)2=4.9牛。物块下表面受到的向上的压力大小为F上=pS=1470帕×(0.1米)2=14.7牛。
物块左右两侧面受到的压力相平衡。
所以物块受到的浮力大小为F浮=F上－F下＝14.7牛-4.9牛=9.8牛。如果物体底部与容器底部密合，则物体受到的浮力为0牛
3、对浮体或悬浮体，由平衡条件可知：F=G
如果题中已知明确是浮体问题，应抓住浮体平衡条件来求F=G，但往往题目给予一些条件(如多余)，需要先进行判断物体所处的状态。即弄清物理情景，才能得出正确的结果。
例3、质量为0.5千克的铁球的体积为6×10-4m3，将它放入水中，求铁球静止后受到的浮力？
此题如想当然认为铁球应沉入水底，简单认为V排=V球，进而求出F浮=籽gh=103千克/米3×6×10-4m3×9.8牛/千克＝5.88牛重力G＝mg＝0.5千克×9.8牛/千克=4.9牛，而如果浸没显然F浮>G，铁球将上浮，最后处于漂浮状态。
因此应根据判定：物体处于漂浮状态，由平衡条件得F=G=4.9牛。
4、运用阿基米德原理求浮力即F浮=籽vg
（1）若已知物体排开液体的体积和液体的密度，即可直接用F浮=籽vg来求解。例4、密度是8.9×103千克/米3、体积是20厘米3的铜块，浸没在密度为0.8×103千克/米3的液体中，则排开液体的体积是________厘米3，排开液体受到的重力是________牛，铜块受到的浮力是_____牛。
解：因物体浸没，故排开液体的体积即为物体的体积，排开液体的重力等于物体受到的浮力。
所以F浮=籽vg=0.8×103千克/米3×20×10-4米3×9.8牛/千克=0.1568牛。
（2）阿基米德原理可知，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。若已知物体排开液体的重力(或质量等)，可直接求出物体受到的浮力。
例5、将重10牛的物体放入盛有水的溢杯里，测得溢出的水重为3牛，该物体所受的浮力大小范围应是＿＿＿＿＿＿＿。
解：对物块放入杯中的情况，溢杯有两种可能：（1）如果是盛满的，排开水的重力为3牛，物体所受的浮力就是3牛。
（2）如果未盛满，则应分三种可能情况：①当物体处于漂浮（ρ物＜ρ水）时：物体排开水的重力应大于溢出水的重力。即一定大于3牛。因物体漂浮，故F＝G＝10牛。②当物体处于悬浮（ρ物＝ρ水）时：同样可根据物体的悬浮条件得：F＝G＝10牛。③当物体处于沉底时（ρ物＞ρ水）：有F＜G＝10牛，且因杯子未盛满，物体排开水的体积大于溢出水的体积，即有浮力大于溢出水的重力，F＞3牛。所以3牛＜F＜10牛。
综上所述：3牛≤F≤10牛需要注意的是：当原杯子盛满时，有V排=V溢；当原杯子未盛满时，有V排>V溢。
所以，物体排开液体的体积大于或等于杯中溢出的液体体积。物体所受的浮力大于或等于杯中溢出的液体的重力。
综上所述，解题时往往根据具体题给条件进行分析、判断，明确物理情景，然后由已知条件选择计算浮力的最佳途径，还可求出与浮力有关的如液体密度、排开液体的体积等一系列问题。
