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浮力计算题

在中学物理的学习旅程中，浮力计算无疑是力学部分的一个重点与难点。它不仅要求我们对浮力的基本概念有清晰的理解，还需要熟练掌握相关的计算公式，并能结合物体的受力情况进行综合分析。本文将从浮力的核心原理出发，系统梳理解题思路与关键步骤，并通过典型例题的解析，帮助读者构建起解决浮力计算问题的完整知识体系与实用方法。

一、深刻理解浮力的核心原理——阿基米德原理

谈及浮力计算，阿基米德原理是我们绕不开的基石。其内容可表述为：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。用公式表示即为：

F浮=G排=ρ液gV排

其中，各物理量的含义及单位需严格把握：

*F浮表示物体所受到的浮力，单位为牛（N）。

*G排表示物体排开液体所受到的重力，单位同样为牛（N）。

*ρ液代表液体的密度，单位为千克每立方米（kg/m3）。

*g是重力加速度，通常取9.8N/kg，在一些粗略计算或题目明确提示时可取10N/kg。

*V排是物体排开液体的体积，单位为立方米（m3）。值得特别注意的是，V排并非物体的体积，而是物体浸在液体中的那部分体积。当物体完全浸没时，V排才等于物体的体积V物。

这一原理揭示了浮力大小的决定因素：液体密度与排开液体体积的乘积。因此，在解决任何浮力问题时，明确液体密度和排开液体体积是首要任务。

二、浮力计算题的解题思路与关键步骤

面对一道浮力计算题，我们首先要做的是明确研究对象，即确定我们要分析哪个物体所受的浮力。随后，需要仔细分析物体的受力情况，并画出清晰的受力示意图，这是解决力学问题的通用且有效的方法。对于浸在液体中的物体，常见的受力包括竖直向下的重力（G物=m物g=ρ物V物g）、竖直向上的浮力（F浮），有时还可能受到绳子的拉力（F拉）或容器底部的支持力（F支）等。

接下来，根据物体所处的运动状态或平衡状态，列出力的平衡方程。例如：

*若物体静止漂浮在液面上或悬浮在液体中，则物体所受合力为零，此时F浮=G物。

*若物体用绳子吊着浸在液体中静止，则可能有F浮+F拉=G物（拉力向上时）或G物+F拉=F浮（拉力向下时，较为少见）。

*若物体沉在容器底部静止，则F浮+F支=G物。

在分析清楚受力关系后，我们就可以选择合适的公式进行求解。如果已知排开液体的体积和液体密度，直接应用阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排是最直接的方法。如果知道物体的重力，且物体处于漂浮或悬浮状态，则可利用F浮=G物来计算。有时，题目会要求我们比较浮力大小，这时可以根据阿基米德原理，比较不同情况下ρ液和V排的乘积，或者根据浮沉条件直接判断。

三、典型例题精析

例题一：完全浸没物体的浮力计算

题目：一个体积为V的实心铁块，将其完全浸没在水中，已知水的密度为ρ水，重力加速度为g，求铁块受到的浮力大小。

分析与解答：

1.确定研究对象：铁块。

2.分析状态与受力：铁块完全浸没在水中，我们只需求其受到的浮力。题目未提及其他力，故直接应用阿基米德原理。

3.明确已知量：液体为水，ρ液=ρ水；铁块完全浸没，故V排=V物=V。

4.应用公式计算：根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排，可得F浮=ρ水gV。

结论：铁块受到的浮力大小为ρ水gV。

例题二：漂浮物体的浮力与密度关系

题目：一个质量为m的木块漂浮在水面上，木块静止时，有五分之三的体积浸在水中。已知水的密度为ρ水，重力加速度为g，求：（1）木块受到的浮力；（2）木块的体积V木；（3）木块的密度ρ木。

分析与解答：

1.确定研究对象：木块。

2.分析状态与受力：木块漂浮在水面上，处于平衡状态，因此F浮=G木。

3.求解（1）木块受到的浮力：

G木=mg，由于漂浮，F浮=G木=mg。

4.求解（2）木块的体积V木：

根据阿基米德原理，F浮=ρ液gV排。已知F浮=mg，ρ液=ρ水，V排=(3/5)V木。

故有：mg=ρ水g(3/5)V木。

两边消去g，可得：m=ρ水(3/5)V木。

解得V木=(5m)/(3ρ水)。

5.求解（3）木块的密度ρ木：

木块的密度ρ木=m木/V木=m/V木。

将V木=(5m)/(3ρ水)代入上式，可得ρ木=m/[(5m)/(3ρ水)]=(3/5)ρ水=0.6ρ水。

结论：（1）木块受到的浮力为mg；（2）木块的体积为(5m)/(3ρ水)；（3）木块的密度为0.6ρ水。

四、解题技巧与注意事项

1.单位统一：在计算过程中，务必保证所有物理量的单位统一到国际单位制（SI制）中。例如，密度