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刨根问底学浮力 江苏丰县广宇中英文学校 刘庆贺 （嘟嘟急急忙忙地找到老师） 嘟嘟：老师，请您给当一下裁判。 老师：不要着急，你慢慢讲。 嘟嘟：轮船、鸭子都能浮在水面，它们肯定都受到浮力。但是滴滴说石子在水中也受到浮力，石子在水中是下沉的，它怎么会受到浮力？老师，您说是不是滴滴说错了？ 老师：滴滴没说错，在水中下沉的物体也要受到浮力。 嘟嘟：那怎样知道在水中下沉的物体也要受到浮力？ 老师：我们可以通过实验来说明。（老师用一根细线把小石块绑牢，把它挂在弹簧测力计下）弹簧测力计有示数吗？ 嘟嘟：有。示数就等于石块受到的重力。 老师：很好。（老师用手轻轻地向上托住小石块）现在你再仔细看，弹簧测力计的示数有变化吗？。 嘟嘟：变小了。这很简单，手给小石块一个向上的托力，弹簧测力计的示数当然变小了。 老师：不错。你能知道我给小石块的托力有多大吗？ 嘟嘟：拿第一次弹簧测力计的示数减去第二次的示数就行了。不过这给在水中下沉的物体要受到浮力有什么关系？ 老师：别急，你要仔细看。（老师把挂在弹簧测力计下的小石块慢慢浸入水中）弹簧测力计的示数有变化吗？ 嘟嘟：变小了。（恍然大悟地）我明白了，给您刚才用手托相似，此时弹簧测力计示数减小，说明小石块在水中也受到一个向上的托力，正是这个力使弹簧测力计示数减小的。这就是说在水中下沉的物体要受到浮力。 老师：你知识迁移的本领很好。对于一个力要知道它的施力物体和受力物体，还要清楚它的三要素，关于小石块受到的浮力，你能知道这些吗？ 嘟嘟：施力物体是水，受力物体是小石块，这个力的作用点不可能在施力物体上，只能在小石块上，浮力的方向是向上，大小是…… 老师：大小是多少？ 嘟嘟：我知道了，给您刚才用手托相似，浮力的大小等于第一次弹簧测力计的示数减去第二次的示数就行了。 老师：对，物体受到的浮力的大小等于物体在空气中静止时弹簧测力计的示数减去物体在液体中静止时弹簧测力计的示数。浮力的方向准确地说应该是竖直向上。 嘟嘟：明白了。 老师：还有一种计算浮力大小的方法，而且这个方法应用更广泛。 嘟嘟：是利用阿基米德原理来计算吗？ 老师：没错。 嘟嘟：这个原理好难懂。 老师：确实如此，不过注意原理中的关键字，有助于我们准确地理解它。 嘟嘟：哪些是关键字呢？ 老师：别急，原理中的关键字还真有不少。阿基米德原理的内容是：浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。整个原理的中心词是“浮力的大小等于重力”，这个“重力”不是指“物体的重力”，而是“液体的重力”，当然还不是“容器中液体的重力”，而是“被物体排开的液体的重力”，即F浮=G排液 嘟嘟：真有意思。那什么是被物体排开的液体呢？ 老师：可以这么理解，如果原来的容器中盛满水，把一个物体放进去以后，容器中的水要溢出，这溢出来的水就是被物体“排挤”出来的，所以叫被物体排开的液体。如果原来容器中的液体不满，把物体放进去以后，容器中的液面要升高，则由于液面升高而“多出来的”这部分液体也是被物体排开的液体。 嘟嘟：明白了。老师，听了您的讲解，我有个想法：物体的体积是不是等于被物体排开液体的体积。 老师：有的时候是这样，有的时候不是。当物体的全部都在液体中，这种情况我们叫“浸没”，此时物体的体积等于被物体排开液体的体积，即V排=V物。当物体一部分在液体中，一部分在液面上时，这种情况我们叫“部分浸入”，此时物体的体积应该大于被物体排开液体的体积，即V排＜V物。阿基米德原理中的“浸在”两个字既包括“浸没”（物体全部体积都浸没在液体里），也包括“部分浸入”（物体的一部分体积在液体里面而另一部分体积露出液面），对这两种情况阿基米德原理都适用。 嘟嘟：物体进入液体中后，随着深度的增加，它受到的浮力是不是也越大呢？ 老师：根据阿基米德原理，F浮=G排液=ρ液gV排，可以看出，在物体没有浸没之前，随着深度的增加，V排增大，所以它受到的浮力增大；在物体浸没之后，随着深度的增加，V排不再发生变化，所以它受到的浮力不变。 嘟嘟：对于阿基米德原理，还要注意什么呢？ 老师：从F浮=G排液=ρ液gV排，可以看出，物体受到的浮力只与液体的密度和物体排开液体的体积有关，与物体的重力、密度、体积、形状等无关，与容器中液体的重力等无关。阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。此时F浮=ρ气gV排，浸在大气里的物体，V排=V物。 (责任编辑：admin) |