利用平衡法求浮力

　　浸在液体中的物体，受到重力和浮力的作用，物体在液体中处于何种状态取决于重力和浮力的大小关系：　　F浮＞Ｇ→上浮→漂浮　F浮＝Ｇ物＝Ｇ→悬浮→静止＜Ｇ→下沉→沉底　F支＋F浮＝Ｇ　　其中物体处于漂浮和悬浮状态时，浮力和重力满足“二力平衡”，我们就可以利用“平衡法”来求物体所受的浮力.　　例1　将重为4N，体积为6×10-4m3的物体投入一装有适量水的杯中，若不计水的阻力，当物体静止时，下列判断正确的是（　）.　　A.物体上浮，F浮=6N　　B.物体悬浮，F浮=4N　　C.物体漂浮，F浮=4N　　D.物体沉在水底，F浮=6N　　解析　先假设物体完全浸没于水中，则物体所受的浮力F浮=ρ水gV排=103kg／m3　　×10N／kg×6×10-4m3=6N，此时同学们很容易误选A答案；注意：题目中强调当物体静止时，根据F浮＞Ｇ物，所以物体上浮，最终漂浮于水面上，F浮=Ｇ物，所以正确答案应为C.　　例2　甲、乙两实心球静止在液体中，如图1所示，若甲、乙体积相同，甲、乙受重力比较（　）.　　A.Ｇ甲＞Ｇ乙　　　　B.Ｇ甲＜Ｇ乙　　C.Ｇ甲=Ｇ乙　　　　D.无法判断　　解析　甲球悬浮，乙球漂浮，它们所受的浮力和重力是一对平衡力，因甲、乙体积相同，Ｖ排甲＞Ｖ排乙，所以，Ｆ浮甲＞Ｆ浮乙，即，Ｇ甲＞Ｇ乙，应选择A.　　变式1　若上题中，甲、乙两实心球静止在液体中，如图1所示，若甲、乙质量相同，则甲、乙的密度ρ甲　　　　ρ乙.　　方法点拨　甲球处于悬浮状态，乙球处于漂浮，它们所受的浮力和重力是一对平衡力，因甲、乙质量相同，则所受浮力相等，则Ｖ排相等，则Ｖ排甲=Ｖ排乙，因甲完全浸没，而乙是部分浸入，所以Ｖ甲＜Ｖ乙，又因甲、乙质量相同，所以ρ甲＞ρ乙.　　例3　轮船从河水驶入海里，它的重力变不变？它受到的浮力变大、变小还是不变？它排开的液体的质量变不变？它排开的液体的体积变不变？它是沉下一些，还是浮起一些？　　解析　轮船无论是在河水中还是在海水中，都是漂浮状态，所以Ｆ浮=Ｇ物，所以浮力大小不变，排开液体的质量也不变，根据阿基米德原理Ｆ浮=ρ水gＶ排，当液体密度增大时排开液体的体积减小，所以船体浮起一些.　　解析　根据二力平衡的条件下：F浮=Ｇ物　　=m排g=Ｇ船+Ｇ货物，轮船的排水量（m排）指的是轮船满载货物时排开水的质量，一般以吨（t）为单位；船在不同的水域内航行时，总量不变，所以浮力不变，只有当轮船装货或卸货时浮力才会变化.　　变式2　密度计是用来测量液体密度的仪器，测量时漂浮在被测液体中.如图2所示，用同一支密度计分别测量甲、乙两种液体的密度，则密度计在两种液体里受到的浮力大小F甲　　　F乙，若两种液体深度相同，则两液体对容器底的压强是p甲　　p乙.（选填“>”“=”或“　　方法点拨　同一密度计漂浮在不同的液体中时，所受浮力和重力是一对平衡力，所以F浮=Ｇ物，在甲液体中V排较大，由阿基米德原理可知ρ甲＜ρ乙，p甲＜p乙.　　例4　物理小组制作的潜水艇模型如图3所示.通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气，就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮.当烧瓶处于如图3所示的悬浮状态时，若从A管吸气，烧瓶将会（　）.　　A.上浮，它受到的浮力增大　　B.下沉，它受到的浮力减小　　C.下沉，它受到的浮力不变　　D.上浮，它受到的浮力不变　　解析　潜水艇是靠改变自身的重力来实现浮与沉的，（艇内有两个水舱随时的充水或排水，这样就改变了潜水艇的重力，从而能上浮、下沉或悬浮.）浸没在水中的潜水艇所受的浮力与深度无关.当烧瓶处于如图3所示的悬浮状态时，F浮=G物，若从A管吸气时，瓶内气压减小，在大气压的作用下，有水进入瓶中，重力增大，F浮＜G物，所以烧瓶将下沉，而它排开水的体积不变，所以浮力不变，答案为C.　　变式3　“远征号”潜水艇从长江某基地赴东海执行任务过程中（　）.　　A.潜水艇在海水中潜行时所受的浮力大于在江水中潜行时所受的浮力　　B.潜水艇在海水中潜行时所受的浮力等于在江水中潜行时所受的浮力　　C.潜水艇在海水中潜行时所受的重力小于在江水中潜行时所受的重力　　D.潜水艇在海水中潜行时所受的重力等于在江水中潜行时所受的重力　　解析　潜水艇潜行时排开水的体积不变，但由于海水密度大于江水的密度，所以潜水艇在海水中潜行时受到的浮力较大，又由于潜行时（悬浮）受到的浮力等于重力，故潜水艇在海水中潜行时所受的浮力大于在江水中潜行时所受浮力.答案为A.即上述过程应往水舱中充入适量的水.答案：A　　最后，再提醒同学们注意一下“漂浮”和“悬浮”的异同：　　共同点：“漂浮”和“悬浮”F浮=G物　　不同点：（1）漂浮时物体部分浸入液体中，V排＜V物，悬浮时物体浸没在液体中，V排=V物；　　（2）漂浮的物体的密度小于液体密度，而悬浮的物体，其密度等于液体的密度.