浮力液面升降問(wèn)題的類型及解題技巧

1、v1.0可編輯可修改液面升降問(wèn)題的分析冰浮于液面的問(wèn)題是生活中的常見(jiàn)問(wèn)題，在各類試卷中經(jīng)常出現(xiàn)，但由于這類問(wèn)題的現(xiàn)象不太明顯，觀察需要的時(shí)間較長(zhǎng)，不為一般的學(xué)生所重視.即使一部分學(xué)生有意識(shí)地去進(jìn)行觀察，出會(huì)現(xiàn)因?yàn)閱?wèn)題類型比較多，而結(jié)論只有“升”和“降”兩種，常常出現(xiàn)而把現(xiàn)象和條件的對(duì)應(yīng)關(guān)系混淆的現(xiàn)象，導(dǎo)致認(rèn)識(shí)的偏差。為了更深刻地理解引起液面“升”、“降”的原因，準(zhǔn)確把握條件和現(xiàn)象之間的關(guān)系?？梢詫⒏黝悊?wèn)題進(jìn)行分類處理，從最基本的漂浮在液面上的冰熔化成水后液面的升降問(wèn)題為基點(diǎn)，逐步展開(kāi)思考形成系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。更重要的是可以通過(guò)這些問(wèn)題的討論和思考，把許多有關(guān)物體浮沉及液面變化問(wèn)題連成一個(gè)整體。對(duì)于液

2、體中的物體由于某種變化而引起的液面升降問(wèn)題的形式出現(xiàn)，本文介紹一種簡(jiǎn)便快捷的判斷方法一一“狀態(tài)法”.（一）、什么叫狀態(tài)法所謂“狀態(tài)法”，就是對(duì)變化前后液體中的物體所處的狀態(tài)進(jìn)行比較來(lái)判斷液面的升降.（二）、如何用“狀態(tài)法”速斷液面升降若變化前后液體中的物體都處于漂浮、懸浮狀態(tài)，而無(wú)沉體出現(xiàn)，則液面不變；若液體中的物體，在變化前無(wú)沉體，而變化后有沉體出現(xiàn)，則液面下降；若液體中的物體，在變化前有沉體，而變化后無(wú)沉體出現(xiàn)，則液面升高.說(shuō)明：變化前后液體中物體的總質(zhì)量保持不變；容器中液體的密度不變.（三）、證明設(shè)液體中的物體的總重為G,變化前后在液體中所受的總浮力分別為F浮、F浮.若變化前后均無(wú)沉體出

3、現(xiàn)，由浮沉條件知F浮=F浮=G,p液gV排=p液gV排,則V排=V排，液面不變.若變化前無(wú)沉體，變化后有沉體，由浮沉條件知?浮=6,F浮G,則F浮F浮，即V排V排，故液面下降.若變化前有沉體，變化后無(wú)沉體，由浮沉條件知F浮F浮，即V排V排，故液面上升.一、液面升降的主要類型有：類型一：純冰浸于液體，熔化后判斷液面升降1、純冰在純水中熔化；2、純冰在鹽水（或其它密度比水大的液體）中熔化；3、純冰在密度比水小的液體中熔化；類型二：冰塊中含有其它雜質(zhì)，冰塊熔化后判斷水面升降。1、含有木塊（或其它密度比水小的固體）的冰塊在純水中熔化；2、含有石塊（或其它密度比水大的固體）的冰塊在純水中熔化；3、含有煤

4、油（或其它密度比水小的液體）的冰塊在純水中熔化；類型三：冰塊中含有一定質(zhì)量的氣體，冰塊熔化后判斷水面升降類型四：容器中的固態(tài)物質(zhì)投入水中后判斷液面升降1液面升降問(wèn)題的分析第1頁(yè)共6頁(yè)v1.0可編輯可修改1、固態(tài)物質(zhì)的密度小于水的密度2、固態(tài)物質(zhì)的密度等于水的密度3、固態(tài)物質(zhì)的密度大于水的密度二、解題關(guān)鍵：液面上升也好、下降也好，關(guān)鍵在于我們比較的問(wèn)題是什么，確立好問(wèn)題就知道如何下手。實(shí)際上我們要比較的是冰熔化前（或物體投放前）在液體中排開(kāi)液體的體積和冰熔化成水后的體積（或物體投放后液體體積）的大小關(guān)系：若前體積大于后體積，液面下降；若前體積等于后體積，液面不變；若前體積小于后體積，液面上升。三

5、、判斷方法1、比較體積變化法：比較的是冰熔化前（或物體投放前）在液體中排開(kāi)液體的體積和冰熔化成水后的體積（或物體投放后液體體積）的大小關(guān)系：若前體積大于后體積，液面下降；若前體積等于后體積，液面不變；若前體積小于后體積，液面上升。2、比較壓力變化法：比較前后容器底部受到壓力的變化。FP前XS底二p液gh前S底F后=P后XS底二p液gh后S底根據(jù)前后壓力的大小關(guān)系得出液體前后深度的關(guān)系，再判斷液面的升降情況。3、比較浮力變化法：比較前后浮力的變化判斷液面的升降。若F前浮F后浮，則液面下降；若F前浮F后浮,則液面上升；若F前浮=F后浮,則液面不變。四、各類型問(wèn)題的分析解答類型一：1、純冰在純水中熔

6、化液面高度不變例1：有一塊冰浮在容器的水面上，當(dāng)冰塊完全熔化后，水面高度將怎樣變化解析：這是一道最典型最基礎(chǔ)的題型，我們理解后，可作為其它類型題解決的知識(shí)點(diǎn)直接分析。液面升降取決于冰融化后這部分水的體積與冰漂浮時(shí)排開(kāi)水的體積變化，所以方法一比較體積變化法當(dāng)冰漂浮時(shí)，依漂浮條件可知，F(xiàn)浮=Gk即p水W排=G冰=m冰g-V排=mp水冰化成水后，冰的質(zhì)量與水的質(zhì)量沒(méi)有變化即m化水=m冰l-V化水=m/p水所以V排二V化水即冰塊完全熔化后水面高度不變。方法二變化前后總壓力不變冰熔化后仍在容器內(nèi)，所以容器底部所受總壓力不變。熔化前容器底部所受壓力由液體水提供，熔化后容器底部所受壓力依然由液體水提供。F前

7、二F后即P前S器底-P后S器底P水6前S器底=水6后S器底-h前二h后即液面不變。方法三比較浮力變化法因?yàn)楦×?浮=p?g?V排，對(duì)于這種液體密度p液不變情況，浮力大小只取決于物體排開(kāi)液體的體積V排，而V排的大小就決定了液面的高度。這樣，對(duì)這類問(wèn)題只須比較前后兩種情況下物體所受浮力的大小，如果浮力變小，即F前F后浮，則物體排開(kāi)液體的體積變小，液面下降。同樣，如果浮力不變則液面高度不變，浮力變大則液面上升。對(duì)這道題：熔化前冰漂浮F前浮=G物熔化后，冰化為水屬于懸浮狀態(tài)，則：F后浮二G物所以F前浮二F后浮，液面高度不變。比較上述三種解法可見(jiàn)，第二、三種解法簡(jiǎn)單易懂，學(xué)生容易掌握，適應(yīng)于課堂教學(xué)。我

8、們?cè)谖锢斫虒W(xué)中還可以將這種方法推廣到其它情況下液面升降問(wèn)題的討論中去，培養(yǎng)學(xué)生思維能力，做到舉一反三。結(jié)論：純冰浮在水面上.當(dāng)冰熔化后液面將不變。例2:若一冰塊在水中，冰塊與容器底部相接觸并相互間有壓力，則當(dāng)冰塊完全熔化后，容器內(nèi)的水面將怎樣變化解析：冰塊沒(méi)有漂浮在水面上，冰塊所受浮力小于冰塊所受重力，熔化前F浮vG冰，即p水gV排vG冰，故得V排vm/p水熔化為水的體積V化水=m水/p水=m冰/p水V排V化水，即熔化后水面要上升。結(jié)論：純冰壓在水底.當(dāng)冰熔化后液面將上升。類型一：2、純冰在鹽水（或其它密度比水大的液體）中熔化液面高度上升例3:有一塊冰漂浮在一杯濃鹽水中（冰的密度是0.9X10

9、3千克/米3;濃鹽水的密度是1.1X103千克/米3）.如果冰塊全部熔化后，則（）A.液面不變B.液面上升C.液面下降D.無(wú)法判斷解析：冰塊熔化前，在鹽水中處于漂浮狀態(tài).則有5浮=6冰，即p鹽KgV排=mkgV排=m1/p鹽水化成水后，冰的質(zhì)量與水的質(zhì)量沒(méi)有變化即m化水=m冰，V化水=mdp水p水V排，冰塊在濃鹽水中熔化后液面上升.結(jié)論：純冰浮在密度比水大的液面上.當(dāng)冰熔化后液面將上升。類型一：3、純冰在密度比水小的液體中熔化液面高度下降例4:有一塊冰漂浮在一杯酒精（或煤油等）中，當(dāng)冰塊完全熔化后，液面高度將怎樣變化解析：冰塊熔化前，在酒精中處于漂浮狀態(tài).則有5浮=6冰，即p酒gVapm冰g-

10、V排=mdp酒化成水后，冰的質(zhì)量與水的質(zhì)量沒(méi)有變化即m化水=m冰-V化水=mp水-p酒vp水。，V化水V排，冰塊在濃鹽水中熔化后液面下降.結(jié)論：純冰浮在密度比水小的液面上.當(dāng)冰熔化后液面將下降。類型二：1、含有木塊（或其它密度比水小的固體）的冰塊在純水中熔化；例5:在盛水的燒杯中漂浮著一塊冰，冰中夾著一小木塊，當(dāng)冰完全熔化為水時(shí)，水面將如何變化方法一比較體積變化法冰塊漂浮時(shí)：F浮=6冰+G木即p水gV排=Gftk+G木,V前排=（m冰+m木）/p水=m冰/p水+m木/p水（1）當(dāng)冰塊化成水時(shí)：m化水=m冰V化水=mdp水又因?yàn)槟緣K仍漂浮，F(xiàn)木浮=G木即p水gV木排=m木g.V木排二m木/p水V

11、后排=V化水+V木排=m節(jié)k/pk+m木/p水（2）由（1）.（2）得：V前排=V后排故當(dāng)冰完全熔化成水時(shí)，水面不變。方法二比較浮力變化法熔化前冰塊和木塊都漂浮，F(xiàn)前浮=G冰+G木熔化后熔化成的水懸浮，木塊仍漂浮，F(xiàn)后浮=G化水+G木又G化水=G冰所以F前浮=F后浮，即熔化前后所受浮力不變，所以液面將不變。推論：當(dāng)冰塊中含有密度比水小的固體（如小蠟塊）或?qū)⒚芏缺人〉墓腆w放在冰塊上浮于容器內(nèi)水面上，則冰熔化后，仿照上述方法推算可知，水面將保持不變。類型二：2、含有石塊（或其它密度比水大的固體）的冰塊在純水中熔化；例6.:有一塊冰中含有小石塊，浮在容器的水面上，當(dāng)冰塊完全熔化后，水面高度怎樣變化

12、解：方法一比較體積變化法冰塊熔化前排開(kāi)水的體積為：丫排=F浮/p水g=G總/p水g=（G冰+G石）/p水g=（m冰+m水）/p水熔化后的體積為冰化成的水的體積加上沉在容器底的石塊的體積，即：丫后=V水+丫石=m水/p水+m石/p石=m冰/p水+m石/p石比較式，P石p水，后K/p水+m油/p油比較式，P油V排所以液面上升。類型三：冰塊中含有一定質(zhì)量的氣體，冰塊熔化后判斷水面升降。例8:一塊冰漂浮在容器的水面上，冰塊中含有一定質(zhì)量的氣體（空氣、氫氣、二氧化碳），當(dāng)冰完全熔化后，容器中的水面如何變化冰塊熔化前排開(kāi)水的體積為：丫排=F浮/p水g=G總/p水g=（G冰+G氣體）/p水g=（m冰+m氣體

13、）/p水熔化后的體積為冰化成的水的體積等于冰排開(kāi)水的體積，但氣體揮發(fā)，總體積減少，V排V排，所以液面下降。變化：若漂浮在水面上的冰塊中有一氣泡，當(dāng)冰塊融化后水面將怎么變化冰塊里的氣泡的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，冰熔化后水面保持不變類型四：1、固態(tài)物質(zhì)的密度小于水的密度例9:盆內(nèi)水面上有一塑料碗，碗內(nèi)有木塊，若將木塊投入水中，盆內(nèi)水面將（填“上升”、“下降”或“保持不變”）。解析：投入前，碗與木塊漂浮在水面上，所以5浮=G碗+ G木據(jù)阿基米德原理，得F浮=6排=p水gV排所以p水gV排=6碗+6球，故得V排=6碗/水g+G木/p水g木塊投入水中后，盆漂浮在水面上，分析得V盆排=6盆/水g木塊漂浮在水面上

14、，則V木排=G木/p水g因此，后來(lái)碗與木塊排開(kāi)水的總體積V總排=V盆排+V木排=仃盆/p水g+6木/水g由得V總排=V排，所以液面保持不變。類型四：2、固態(tài)物質(zhì)的密度等于水的密度當(dāng)P物=P水時(shí)，物體懸浮。物體投入水中后物體排開(kāi)水的體積為：V物排=m物/p物=m物/水=/V排，即水面高度無(wú)變化。類型四：3、固態(tài)物質(zhì)的密度大于水的密度例10:盆內(nèi)水面上有一塑料碗，碗內(nèi)是實(shí)心鐵塊，將鐵塊投入水中，盆內(nèi)水面將（填“上升”、“下降”或“保持不變”）。解析：方法一、比較體積變化法投入前，碗與鐵塊漂浮在水面上，與上題分析相同，得V排=6碗/0水g+G鐵/p水g鐵塊投入水中后，盆仍漂浮在水面上V盆排=G盆/p

15、水g而鐵塊沉入水中，V鐵排=7鐵=G鐵/p球g因此后來(lái)碗與鐵塊排開(kāi)水的總體積V總排=V盆排+V鐵排=仃盆/p水g+6鐵/鐵g因?yàn)镻鐵P水，所以V總排vV排，液面下降。方法二、比較浮力變化法投入前F浮1=G碗+G鐵投入后F浮2=G碗+F鐵浮因?yàn)镚鐵F浮鐵所以F浮F浮2液面會(huì)下降總結(jié)：一、純冰浮于純水上，熔化后液面無(wú)變化。二、冰中含有雜質(zhì)，漂浮在純水上時(shí)：1 .若冰中所含雜質(zhì)密度大于水的密度時(shí)，冰熔化后液面下降。2 .若冰中所含雜質(zhì)密度小于等于水的密度時(shí)，冰熔化后液面不變。三、純冰浮在不同密度的液體表面上時(shí)：1 .若液體密度大于水的密度時(shí)，冰熔化后液面上升。2 .若液體密度小于水的密度時(shí)，冰熔化后

16、液面下降。四、容器中的固態(tài)物質(zhì)投入水中后判斷液面升降1、固態(tài)物質(zhì)的密度小于水的密度時(shí)，物體投入水中后水面高度無(wú)變化2、固態(tài)物質(zhì)的密度等于水的密度時(shí)，物體投入水中后水面高度無(wú)變化。3、固態(tài)物質(zhì)的密度大于水的密度時(shí)，物體投入水中后水面高度下降?！揪毩?xí)】1、如圖1所示，一個(gè)小船中放有ABC三個(gè)小球，小船和球一起漂浮在水面上，其中A球密度小于水，B球密度等于水，C球密度大于水，小船可以自由的漂浮在水面上。（1）只將A球放入水中，則A球（填浮沉狀況），液面填“上升”或“下降”或“不變”）（2）只將B球放入水中，則B球（填浮沉狀況），液面填“上升”或“下降”或“不變”）（3）只將C球放入水中，則C球（填浮

17、沉狀況），液面L填I(lǐng)-“上升”或“下降”或“不變”）1（4）若將ABCE球同時(shí)從船中取出放入水中，則液面（M”上升”或“下降”或“不變”）2、如果將沉在水底的石塊放入船中使船漂浮，液面將3、水槽中放一個(gè)小鐵盒，鐵盒中放少許細(xì)線和一個(gè)鋁塊，鐵盒漂浮在水面?，F(xiàn)用細(xì)線把鋁塊拴在鐵盒下面，鐵盒仍漂浮在水面，如圖2所示。討論此時(shí)水槽中的水位以及鐵盒浸入水中的體積，說(shuō)法正確的是（）A.水槽中水位不變，鐵盒浸入水中的體積變大B.水槽中水位下降，鐵盒浸入水中的體積不變C.水槽中水位不變，鐵盒浸入水中的體積變小D.水槽中水位上升，鐵盒浸入水中的體積不變4.如右圖所示（1）冰塊放在水中，漂浮，熔化后,面;（2）冰塊放在鹽水中，漂浮，熔化后，液面;（3）冰塊放在煤油（或酒精）中，沉底，熔化后，液面5、冰塊內(nèi)包有一個(gè)石塊（石塊密度大于水的密度）漂浮在水面上，冰塊熔化后，石塊工填浮沉狀況）一則水面m“上升”或“下降”或“不變”）。6、冰塊內(nèi)包有一個(gè)密度等于水的物體漂浮在水面上，冰塊熔化后，水面L填“上升”或“下降”或“不變”）。7、冰塊內(nèi)包有一個(gè)木塊（木塊密度小于水）漂浮在水面上，冰塊熔化后，