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初中物理竞赛重点知识复习资料(浮力)

浮力是初中物理力学部分的重点与难点，也是各类竞赛中频繁出现的考点。它不仅要求我们对基本概念有清晰的理解，更需要具备灵活运用原理分析和解决复杂问题的能力。这份复习资料将围绕浮力的核心知识、解题思路与技巧展开，希望能帮助同学们巩固基础，提升应试能力。

一、浮力的基本概念与产生原因

首先，我们要明确什么是浮力。浸在液体（或气体）中的物体，受到液体（或气体）对它竖直向上的托力，这个力就叫做浮力。这里的“浸在”包含了部分浸入和完全浸没两种情况。浮力的方向总是竖直向上的，其施力物体是液体（或气体）。

那么，浮力是如何产生的呢？这需要从液体的压强说起。液体内部向各个方向都有压强，且压强随深度的增加而增大。当物体浸在液体中时，它的各个表面都会受到液体的压力。由于物体上下表面在液体中的深度不同，下表面所处的深度更深，受到的向上的压强大于上表面受到的向下的压强。因此，物体上下表面所受液体的压力存在一个向上的合力，这个合力就是我们所说的浮力。简单来说，浮力产生的根本原因是液体对物体上下表面的压力差。

二、阿基米德原理——浮力计算的核心

阿基米德原理是解决浮力问题的基石，其内容为：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的液体所受的重力。用公式表示就是：

Fsub浮/sub=Gsub排/sub

进一步展开，因为Gsub排/sub=msub排/subg，而msub排/sub=ρsub液/subVsub排/sub，所以阿基米德原理的公式也可以写成：

Fsub浮/sub=ρsub液/subgVsub排/sub

对这个公式的理解和应用需要注意以下几点：

1.ρsub液/sub：指的是物体所浸入的液体的密度，而非物体本身的密度。如果是在气体中，则为气体的密度。

2.Vsub排/sub：这是关键中的关键，指的是物体排开液体的体积，即物体浸入液体中的体积。当物体完全浸没时，Vsub排/sub等于物体的体积Vsub物/sub；当物体部分浸入时，Vsub排/sub小于Vsub物/sub，具体大小取决于浸入的深度和物体形状。

3.g：重力加速度，在地球表面附近通常取9.8N/kg，在竞赛题目中有时为了计算简便会取10N/kg，需注意题目给定条件。

4.适用范围：阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。

这个公式告诉我们，浮力的大小只与液体（或气体）的密度以及物体排开液体（或气体）的体积有关，而与物体本身的密度、质量、形状，以及物体在液体中的深度（只要完全浸没后，深度变化不影响Vsub排/sub和ρsub液/sub）等因素无关。

三、物体的浮沉条件及其应用

掌握了浮力的计算，我们还需要判断物体在液体中的浮沉状态。物体的浮沉取决于它所受到的浮力Fsub浮/sub和自身重力Gsub物/sub的大小关系。

1.当Fsub浮/subGsub物/sub时：物体受到的合力向上，物体将上浮。在物体未露出液面之前，Vsub排/sub等于Vsub物/sub，浮力大小不变；当物体开始露出液面后，Vsub排/sub逐渐减小，浮力也随之减小，直至Fsub浮/sub=Gsub物/sub时，物体静止在液面上，达到漂浮状态。

2.当Fsub浮/sub=Gsub物/sub时：物体受到的合力为零，物体将悬浮在液体中任何深度的地方（但完全浸没），或者漂浮在液面上。悬浮和漂浮的区别在于：悬浮时物体完全浸没（Vsub排/sub=Vsub物/sub），漂浮时物体部分浸没（Vsub排/subVsub物/sub）。

3.当Fsub浮/subGsub物/sub时：物体受到的合力向下，物体将下沉，直至沉到容器底部，并受到容器底的支持力N，此时满足N+Fsub浮/sub=Gsub物/sub。

我们也可以通过比较物体密度ρsub物/sub与液体密度ρsub液/sub的关系来判断浮沉（此方法适用于实心物体）：

*ρsub物/subρsub液/sub：物体上浮，最终漂浮。

*ρsub物/sub=ρsub液/sub：物体悬浮。

*ρsub物/subρsub液/sub：物体下沉。

对于空心物体，情况会复杂一些，因为其平均密度（总质量除以总体积）会小于构成它的材料的密度。例如，钢铁制成的轮船，由于内部空心，其平均密度小于水的密度，所以能漂浮在水面上。

四、浮力计算的常用技巧与方法

在竞赛中，浮力问题往往需要灵活运用上述原理，并结合受力分析、密度公式、重力公式等进行综合求解。以下是一些常用的解题技巧：

1.公式的灵活选择：Fsub浮/sub=ρsub液/subgVsub排/sub是计算浮力的普适公式，应优先考虑。对于漂浮或悬浮的物体，由于Fsub浮/sub=Gsub物