浮力專題液面變化及其解題技巧很全面很詳盡

1、液面升降問題的分析各種情況都包含，配有詳圖2018年2月11日對(duì)于液體中的物體由于某種變化而引起的液面升降問題的形式出現(xiàn)，本文介紹一種簡(jiǎn)便快捷的判斷方法一一“狀態(tài)法”.（一）、狀態(tài)法：就是對(duì)液體變化前、后的物體所處的狀態(tài)進(jìn)行比較來判斷液面的上升、下將、不變的方法.（二）、狀態(tài)法迅速判斷液面升降方法：若變化前后液體中的物體都處于漂浮、懸浮狀態(tài)，而無沉體出現(xiàn)，則液面不變；若液體中的物體，在變化前無沉體，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，而變化后無沉體出現(xiàn)，則液面升高；說明：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

2、化前后在液體中所受的總浮力分別為F浮、F浮.若變化前后均無沉體出現(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.若變化前無沉體，變化后有沉體，由浮沉條件知尸浮=6,F浮VG,則F浮VF浮，即V排VV排，故液面下降.若變化前有沉體，變化后無沉體，由浮沉條件知F浮VG,F浮'=G，則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I:純冰浸于液體，熔化后判斷液面升降、純冰在純水中熔化；、純冰在鹽水（或其它密度比水大的液體）中熔化；、純冰在密度比水小的液體中熔化；類型n：冰塊中含有其它雜質(zhì)

3、，冰塊熔化后判斷水面升降。、含有木塊（或其它密度比水小的固體）的冰塊在純水中熔化；、含有石塊（或其它密度比水大的固體）的冰塊在純水中熔化；、含有煤油（或其它密度比水小的液體）的冰塊在純水中熔化；類型出：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W：容器中的固態(tài)物質(zhì)投入水中后判斷液面升降、固態(tài)物質(zhì)的密度小于水的密度、固態(tài)物質(zhì)的密度等于水的密度、固態(tài)物質(zhì)的密度大于水的密度二、解題關(guān)鍵：無論液面上升或者下降，關(guān)鍵在比較的問題是什么，確立好問題就知道如何下手。關(guān)鍵問題：比較冰熔化前（或物體投放前）在液體中排開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

4、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。、判斷方法1、比較體積變化法：比較冰熔化前（或物體投放前）在液體中排開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。F前=P前*$底=液gh前S底F后=P后xS底=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vF后浮，則液面上升；若F前

5、浮=F后浮，則液面不變。四、各類型問題的分析解答類型一：1、純冰在純水中熔化液面高度不變例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？結(jié)論：純冰浮在水面上.當(dāng)冰熔化后液面將不變。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)排開水的體積變化，所以1.蒙浮在水面上的冰融化,液面如何變化？圖A四B圈C方法I比較體積變化法1 .當(dāng)冰漂浮時(shí)，依漂浮條件可知，F(xiàn)=G冰即p水W排=G冰=m冰gV排=m與Hp水2 .冰化成水后，冰的質(zhì)量與水的質(zhì)量沒有變化即m化水二m冰V化水=m»Jp水3 .

6、所以V排=丫化水即冰塊完全熔化后水面高度不變。方法n變化前后總壓力不變冰熔化前后，冰與水總重量沒有變化，所以熔化前后對(duì)容器底部的壓力沒有變化F前二F后即p前S器=P后S器底p水木前S器底=p水中后S器底h前=h后即液面不變。方法出比較浮力變化法浮力5浮=p液?g?V排，對(duì)于液體密度p液不變情況，浮力大小取決于物體排開液體的體積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前浮F后浮，則物體排開液體的體積變小，液面下降。如果浮力不變則液面高度不變，如果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

7、狀態(tài)，則：F后浮=G物所以F前浮=F后浮，液面高度不變。比較上述三種解法可見，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vV化水，即熔化后水面要上升。結(jié)論：純冰壓在水

8、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北如果灌體的密度大于水A腐，液例3:有一塊冰漂浮在一杯濃鹽水中（冰的密度是千克/米3）.如果冰塊全部熔化后，則（A.液面不變B.液面上升C.解析：冰塊熔化前，在鹽水中處于漂浮狀態(tài).則有化成水后，冰的質(zhì)量與水的質(zhì)量沒有變化即0.9X103千克/米3;濃鹽水的密度是1.1X103）液面下降D.無法判斷5浮=6冰,即p鹽kgV排=m冰g，V排=m»7p鹽水m化水=m冰V化水=m冰/p水P水<鹽水。，V化7k>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

9、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2.如果液際的密度大于冰，而小于水R,液面如何變化呢?硼例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gVaRm冰g，V排=m»dp酒化成水后，冰的質(zhì)量與水的質(zhì)量沒有變化即m化水二m冰V化水=m»dp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

10、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)：Fs=G節(jié)k+G木即p水gV排=G節(jié)k+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=m»k/p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=m木/p水V后排=V化水+V木排=mftk/p7k+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

11、熔化前后所受浮力不變，所以液面將不變。推論：上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？解：方法一比較體積變化法冰塊熔化前排開水的體積為：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

12、水，V后丫排所以液面下降。方法二比較浮力變化法熔化前冰塊和含有的小石塊漂浮，F(xiàn)前浮=G冰+G石熔化后熔化成的水懸浮，F(xiàn)化水浮=G化水；而石塊沉底，F(xiàn)石浮vG石.F后浮=F化水浮+F石浮=G化水+F石浮，又G化水=G冰所以F前浮F后浮，即熔化后所受浮力減小，所以液面將下降。推論：當(dāng)冰塊中含有密度比水大的物體（如小鐵塊、鹽水等）或?qū)⒚芏缺人蟮奈矬w放在冰塊上浮于容器內(nèi)水面上，則冰熔化后，物體沉入水底，水面將下降。類型二：3、含有煤油（或其它密度比水小的液體）的冰塊在純水中熔化；例7:有一塊冰中含有液態(tài)的煤油，浮在容器內(nèi)的水面上，當(dāng)冰塊完全熔化后，液面高度將怎樣變化？冰塊熔化前排開水的體積為：丫排=

13、F浮/p水g=G總/p水g=（G冰+G油）/p水g=（m冰+m油）/p水熔化后的體積為冰化成的水的體積加上煤油的體積，即：V=V水+丫油=m水/p水+m油/p油=mftK/p水+m油/p油比較式，:p油水，VV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）/p水熔化后的體積為冰化成的水的體積等于冰排開水的體積，但氣體揮發(fā)，總體積減少，V排V排，所以

14、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”）。一解析：投入前，碗與木塊漂浮在水面上，所以5浮=6碗+G木據(jù)阿基米德原理，得5浮=6排=p水gV排所以p水9丫排=G碗+G球，故得丫排=G碗/p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=G盆/p水g木塊漂浮在水面上，則V木排=G木/p水g因此，后來碗與木塊排開水的總體積V總排=V盆排+V木排=G盆/p水

15、g+G木/p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=水時(shí)，物體懸浮。物體投入水中后物體排開水的體積為:V物排=m物/p物=m物/水=/V排，即水面高度無變化。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，得丫排=6碗/p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水g而鐵塊沉入水中，V鐵排=7鐵=G鐵/p球g因此后來碗與鐵塊排開水的總體積V總排=V盆排

16、+V鐵排=G盆/p水g+G鐵/p鐵g因?yàn)閜鐵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)：I、純冰浮于純水上，熔化后液面無變化。n、冰中含有雜質(zhì)，漂浮在純水上時(shí)：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。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。m、純冰浮在不同密度的液體表面上時(shí)：若液體密度大于水的密度時(shí)，冰熔化后液面上升。若液體密度小于水的密度時(shí)，冰熔化后液面下降。IV、容器中的固態(tài)物質(zhì)投入水中后判斷液面升降固態(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變化

17、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變化。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。圖1【練習(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（填浮沉狀況），液面填“上升”或“下降”或“不變”）（4）若將ABC三球同時(shí)從船中取出放入水中，則液面填“上升”

18、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。現(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，說法正確的是（）二-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|尸'I|I|D.水槽中水位上升，鐵盒浸入水中的體積不變尸J酒精或媒油4.如右圖所示（1）冰塊放在水中，漂浮，熔化后，液匕/閆k<面;（2）冰塊放在鹽水中，漂浮，熔化后，液面;1t-1一"（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L填浮沉狀況）d則水面典上升”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（填上升"或下降”或不變”）。