浮力（一）
一、浮力的概念
1.浮力的产生原因：由于浸在液体里的物体上下底面的深度不同，所受液体的压强不同，下底面向上的压强大于上底面向下的压强，从而使物体受到向上的压力大于向下的压力，这两个压力差就是浮力。
2.浮力的方向：总是竖直向上的。
3.显然，当物体浸在液体中，且底面与容器底部密接的时候，物体底部不再受到液体向上的压强时，它就不受浮力。比如，建筑在水中的桥墩；再比如，陷在泥中的物体。同学们都有这样的体会，在泥泞的水中走路时，有时，鞋会被泥“吸”住而被拽下来，就是因为鞋受到大气压和水向下的压强，而没有受到向上的浮力。
4.阿基米德定律：浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体的重力。它不仅适用于液体也适用于气体。
公式：F浮=ρ液gV排
5.物体的浮沉条件：这是指物体只受浮力和重力而没有其他力作用的情况而言：浸在液体中的物体，如果受到的浮力大于它的重力，物体就上浮；如果浮力小于重力，物体就下沉；如果浮力等于重力，物体就可以停留在液体里任何深度的地方。
物体上浮、下沉、悬浮和漂浮的物理过程分析：物体全部浸入液体中所受浮力最大。当F浮>G物，则物体上浮，一直到露出液面瞬间仍是如此。当物体继续上升时，F浮减小，直到最后物体静止地漂浮于液面时，F浮=G物，此时F浮与G物是一对平衡力。若F浮<G物，物体下沉，一直到底，此时物体所受F浮虽不变，但增加一个容器底的支持力，在三力作用下物体处于平衡状态。当物体在液体内部某处满足F浮=G物的条件，物体将静止在液体里某处，这种现象叫悬浮。
根据浮沉现象可分析ρ物与ρ液的关系：当物体全部浸入液体时：ρ物<ρ液 则上浮；ρ物>ρ液时下沉；ρ物=ρ液则悬浮。比如把一块泡沫塑料按在水里，因为ρ塑<ρ水，一松手，塑料块将上浮。石块的密度比水大，把石块投入水中，会下沉。人体的平均密度大约与水相当，当人完全没入水中时，会悬浮，可以游潜泳。鱼类则是靠着鱼膘的鼓与瘪来调整鱼的体积，进而改变鱼的平均密度，使它可以上浮或下沉。
二、浮力大小的计算
浮力大小的计算可归纳为三种方法：
(1)求物体上下表面的压力差
F浮=F向上-F向下
(2)通过测量，从受力情况入手，由平衡条件推算出F浮=G-G′。其中G为物体在空气中的重力，G′为物体浸入液体中的视重（此时从弹簧测力计上显示的物重）。
(3)应用阿基米德定律
F浮=ρ液gV排
值得注意的是：应用以上方法计算浮力，要具体情况具体分析，首先要弄清每个公式的适用条件，物理意义，不可死背乱套。
例题1：甲乙两个体积相等的实心球吊在弹簧测力计下，分别浸在水和酒精中静止。已知ρ甲=3ρ水，ρ乙=3ρ酒，ρ水>ρ酒。比较两个弹簧测力计示数的大小，下列判断正确的是（ ）
A.挂甲球的示数大 B.挂乙球的示数大
C.两个示数一样大 D.无法确定哪个示数大
分析与解答：依据关系式 F浮=G-G′可以变形为G′=G-F浮，此G′为物体的视重也就是弹簧测力计的示数。G甲=ρ甲gV甲，，就有G甲′=ρ甲gV甲-ρ水gV甲=（3ρ水-ρ水）gV甲=2ρ水gV甲 。
同理可知G乙′=G乙-F浮乙=ρ乙gV乙-ρ酒gV乙
=（3ρ酒-ρ酒）gV乙=2ρ酒gV乙
∵V甲=V乙 ∴G甲′=2ρ水gV，G乙′=2ρ酒gV。
又∵ρ水>ρ酒 ∴G甲′>G乙′ 选A。
例题2 只用一个弹簧测力计和一杯水，怎样测定一块合金的密度？
分析与解答 我们只要按照图乙所示的方法，读出两种情况下测力计G1与G2，就可以计算出物体的密度了。
从图中可以看出，这里G1就是合金块所受的重力，G2是合金块在水中时的视重（即弹簧测力计的读数）。合金块受到的浮力为F浮=G1-G2
由阿基米德定理：F浮=G排水，且物体浸没时V排=V物，∴G1-G2=ρ水gV物
（1） 又∵G1=m物g， （2）
式（2）除以（1）得。
这是一个巧妙的方法，本来求密度是离不开测物体体积的，这里通过浮力的计算代替掉了，只用弹簧秤和水就可以了。既不用天平也不用量筒就可以求物体密度了。
三、物体所受浮力的分析方法
浮力是物体所受到的各种力的一种，因此研究浮力对物体的作用，必须遵从力的一般分析方法，即首先要确定研究对象，对所选对象进行全面的受力分析，然后找出各物理量之间的数学关系再动手计算，求出所要求的量。
例题3 盘秤上放一盛水容器，秤的示数为10牛顿。将一5牛顿的物体吊在弹簧秤下放入水中，如图3所示，求当弹簧秤示数为4牛时，容器下的盘秤示数为多少？
分析：物、水、秤连在一起互相之间有相互作用力，必须分开研究。对于每一部分作全面受力分析，列出平衡力的关系，才能计算出容器下盘秤的示数。如图4所示，F浮与分别是水对物的浮力与物对水的反作用力，N与N′分别是秤对水的支持力与水对秤的反作用力。（盛水容器与秤看成一体）
解：T+F浮=G物 N=+G水
F浮= N=N′ ∵T=4牛，G物=5牛
∴F浮=G物-T=5牛-4牛=1牛
∵G水=10牛 =F浮=1牛
∴N′=N=1牛+10牛=11牛
即容器下的盘秤的示数是11牛顿。
例题4 某物体漂浮于水中，将密度为5克/厘米3体积为V1的金属块放在该物上，整个物体刚好浸没在水中，若将体积为V2的同种金属块挂在该物体下也可以使其刚好浸没入水中，求V1与V2之比为多少？
分析：根据题所给条件，物体与小金属块共同在重力和浮力作用下处于平衡状态，因此应选物体与金属块一起作为研究对象。如图6所示。
解：令物体体积为V，密度为ρ物，所受重力G：
F浮=G1+G，即ρ水gV=ρ金gV1+ρ物gV
=G2+G，ρ水g(V+V2)=ρ金gV2+ρ物gV
ρ金gV1=(ρ水-ρ物)gV
(ρ金-ρ水)gV2=(ρ水-ρ物)gV
∴ρ金gV1=(ρ金-ρ水)gV2
四、抓住本质，举一反三
应用浮力研究的问题是很多的，要善于抓住相同物理本质的题目，把它们抽象成同样的模型，这样才能举一反三，做一个题会一个题。
例题5 槽中水面上浮有一个木块，木块上压着一个铁块，此时槽内水面位置在K处，若将铁块用细线系于木块下放入水中，如图7-乙所示，水面将如何变化？若将铁块取下放入水槽中沉入水底，水面如何变化？
分析：如甲图所示木块与铁块浮于水面，F浮=G木+G铁，乙图所示相同的物理过程，只是铁块在下，木块在上，仍F浮=G木+G铁，所以水面不会变化。丙图所示则不然，当把铁块投入水中时，浮于水面的仅剩木块，浮力减小，水面会下降。
解：F浮1=ρ水gV排1=G木+G铁
F浮2=ρ水gV排2=G铁+G木
∴V排1=V排2，K=K′
F浮3=ρ水gV排3=G木<G木+G铁=ρ水gv排
∴V排3<V排1
1)定义或解释：
①物理学中把垂直压在物体表面上的力叫做压力。
②物体的单位面积上受到的压力的大小叫做压强。
③压强是表示压力作用效果的物理量。
(2)单位
在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡[1]，简称帕（这是为了纪念法国科学家帕斯卡Blaise pascal而命名的），即牛顿／平方米。压强的常用单位有千帕、千克力/平方厘米、托。一般以英文字母「p」表示。
标准大气压为1.013x10的5次方，相当于大约76cm水银柱，就是大气压的大小。
(3)公式：p=F/S
p—压强—帕斯卡(简称帕Pa)
F—压力—牛顿(简称牛N)
S—受力面积—平方米
(4)说明
压力和压强
物体由于外因或内因而形变时，在它内部任一截面的两方即出现相互的作用力，单位截面上的这种作用力叫做应力。
一般地说，对于固体，在外力的作用下，将会产生压(或张)形变和切形变。因此，要确切地描述固体的这些形变，我们就必须知道作用在它的三个互相垂直的面上的力的三个分量的效果。这样，对应于每一个分力Fx、Fy、Fz、以作用于Ax、Ay、Az三个互相垂直的面，应力F/A有九个不同的分量，因此严格地说应力是一个张量。
由于流体不能产生切变，不存在切应力。因此对于静止流体，不管力是如何作用，只存在垂直于接触面的力；又因为流体的各向同性，所以不管这些面如何取向，在同一点上，作用于单位面积上的力是相同的。由于理想流体的每一点上，F/A在各个方向是定值，所以应力F/A的方向性也就不存在了，有时称这种应力为压力，在中学物理中叫做压强。压强是一个标量。压强(压力)的这一定义的应用，一般总是被限制在有关流体的问题中。
垂直作用于物体的单位面积上的压力。若用P表示压强，单位为帕斯卡（1帕斯卡=1牛顿/平方米）
对于压强的定义，应当着重领会四个要点：
⑴受力面积一定时，压强随着压力的增大而增大。（此时压强与压力成正比）
⑵同一压力作用在支承物的表面上，若受力面积不同，所产生的压强大小也有所不同。受力面积小时，压强大；受力面积大时，压强小。
⑶压力和压强是截然不同的两个概念：压力是支持面上所受到的并垂直于支持面的作用力，跟支持面面积大小无关。
压强是物体单位面积受到的压力。
⑷压力、压强的单位是有区别的。压力的单位是牛顿，踉一般力的单位是相同的。压强的单位是一个复合单位，它是由力的单位和面积的单位组成的。在国际单位制中是牛顿/平方米，称“帕斯卡”，简称“帕”。
③影响压强作用效果的因素
1.受力面积一定时，压力越大，压强的作用效果越明显。（此时压强与压力成正比）
2.当压力一定时，受力面积越小，压强的作用效果越明显。（此时压强与受力面积成反比）
(5)
1Pa的物理意义：1平方米的面积上受到的压力是1N。
1Pa大小：两张纸对水平桌面的压强。
注：等密度柱体与接触面的接触面积相等时，可以用 P＝ρgh
P—液体压强—Pa.
ρ—液体密度—千克/立方米(kg/m3)
g—9.8N/kg(通常情况下可取g=10N/kg)
参考网上资料
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