初中物理之液体中的浮力问题
今天，我想谈一下初二下学期物理中关于液体浮力的几个概念性问题。 首先，浮力的产生原因：液体内部会有压强差，这个差值会使得物体在液体中收到浮力的作用。在初中阶段一般计算里所涉及的物体大多是规则图形，也有不规则的时候，但无论哪种，一定要确定它在液体内部是否存在压强差，再行计算也不迟。 再次，受到浮力后物体的沉浮判别：物体的沉浮大致有三种情况，1漂浮，2悬浮，3下沉，这三种情况均指已经到达稳定的状态，所以对它们而言，都是运 动平衡状态，所以在我之前所讲的课程中，我们要应用平衡条件下的受力方程：向上的合力要等于向下的合力，这样，我们就可以大致作出一些判定： 1,漂浮：物体受重力G，浮力F，此外无其他力作用，可列方程 F=G =》 ρgv = mg 所以我们可以得到： ρgv = ρ’ g v’ 其中带‘的均指物体的密度、体积 由此，可以知道，在漂浮的状态下，液体密度是与物体密度有关系的。 2,同理可以知道，在悬浮的状态下，也存在类似的关系，这里不写出，请同学自行完成; 3,下沉的状态说明物体收到的浮力不足以抗衡重力，所以必然会有另外一个力联通浮力一起把重力平衡掉。这就是容器底部的支持力。 4,关于沉浮的条件，我们从上面几条分析中可以得到 ρ液 <ρ物 下沉="" ρ液="ρ物" 悬浮="" ρ液="">ρ物 漂浮。 但同时我们也要区分一些问题，例如：同样一个小球，放在甲液体中漂浮，放在乙液体中悬浮，问哪个液体中受到浮力较大？尽管这是一类非常基本的题目，但是同 学们在这上面的阵亡率一直居高不下，我们做这类问题，首先就是要明确它的运动状态到底是什么？悬浮、漂浮都是平衡，平衡就一定有受力的平衡，两浮的情况都 是只受重力和浮力作用，所以，这个问题的答案应该是相同的。类似的还有水杯中放入冰块，问冰块融化后水面是否上升？ 5,在上浮、悬浮、下沉的过程中，即它们到达平衡状态之前的非平衡运动状态下，有 F > G 上浮 ; F < g="" 下沉="" ，="" 不过悬浮状态比较特殊，它基本上一直处于平衡。但是我们需要问一下自己，当一个物体在液体中向下运动，它一定是下沉么？答案千万不要写下沉，因为有可能会=""> 浮力方面需要好好理解的地方很多，我们看一下这样一个很有代表性的问题： 考虑一个潜水艇，从近海进入一条比较深的内陆河，那么他所受的浮力是否变化，怎么变化？ 一般的回答是没有变化，这是正确的，但是考虑到潜水艇有两种状态，漂浮和悬浮状态，所以，只回答没有变化，似乎有一些潜在的没有解决的问题：悬浮状 态，真的没有变化么？如果没有变化的话，外界海水变成了淡水，密度也会有变化，那么潜艇有可能下沉了，这显然在之前的答案中没有给出回答。 我们来看一下：如分析中所言，如果潜艇的质量不变，那么从海水到淡水，水的密度在变小，潜艇排水的体积不会变，所以一定会有受的浮力减小，潜艇自然 下沉了。所以，我们需要考虑潜艇沉浮原理：潜艇是通过水仓来控制沉浮，水仓中注入水，潜艇的平均密度将增大，这时下沉;将水排除水仓后，潜艇平均密度减 小，潜艇上浮。所以当潜艇从海水中进入淡水区域，首先要排掉一些水，以抵抗水密度的减小造成的浮力不足，故，潜艇的质量也会减小，当潜艇达到平衡状态时， 潜艇所受的浮力也会减小。这个问题至此也就回答的圆满了很多。 这里留一个思考题目：如果潜艇在下潜状态，从海洋进入内陆河，想要保持在水中的深度不变，那么潜艇舰长应该要求水手将储水仓中的水排出整个水的几分之几？
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