巧解“液面升降”问题 液面升降问题
时间：2019-02-12 03:27:12 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
学习完初中物理《浮力》这一部分内容后,常常会遇到有关“液面上升还是下降”的讨论的题目。这类题若用常规方法解答,很繁琐,且容易出错,但采用如下方法解答,既快捷,又不易出错。
基本解答思路:液面的升降由过程前后的排开液体的体积决定,即V排变大,液面上升;V排变小,液面下降;V排不变,液面不变。根据阿基米德原理有:V排=F浮/(ρ液g),此类题中ρ液一般不会变,这样就可以把讨论V排的变化转化成讨论F浮的变化,即过程前后F浮变大,液面上升;F浮变小,液面下降;F浮不变,液面不变。而根据浮沉条件讨论浮力的变化相对而言要简单多了,这样问题就得到了简化。下面就举几个例子来谈谈具体的巧解过程。
例1.在一装水的大烧杯中浮有一小盒,且盒中有几粒小石子,当把盒中的小石子取出投入烧杯的水中,静止时,烧杯的水面是上升了还是下降了?
巧解:过程前,盒子和石子作为一个整体漂浮在水面上,根据漂浮条件有F浮1=G总=G盒+G石过程后,盒子漂浮在水面上,所以有F浮盒=G盒,石子在水中下沉,所以有F浮石F浮2,所以水面下降。
例2.一块纯冰漂浮在一装水的烧杯中静止,当冰完全化成水后,烧杯中的水面如何变化?
巧解:过程前,冰块漂浮在水面上,所以有F浮1=G冰,过程后,(假设冰化成水后仍成团没有散开)此“水团”在水中应悬浮(密度相等悬浮),所以然有F浮2=G水团(悬浮时浮力等于重力),又冰化成水质量不变,所以有F浮2=G冰,即F浮1=F浮2,所以水面保持不变。
例3.若在例2中,纯冰中有一气泡,情况又如何?
巧解:过程前,冰块漂浮在水面上,所以有:F浮1=G冰+G泡。过程后,气泡在水中静止时肯定是漂浮,因此有F浮2=F浮水团+
F浮气泡=G水团+G泡=G冰+G泡,即F浮1=F浮2,所以水面保持不变。
例4.若例2中,冰中有杂质,如“木屑”或“沙子”,情况又分别如何?
巧解:(1)当冰中杂质是木屑时,过程前,F浮1=G总=G木屑+G冰(漂浮时浮力等于重力),过程后,冰化成水,“水团”在水中是悬浮,F浮水团=G水团=G冰,木屑在水中应漂浮,F浮木屑=G木屑,所以总体浮力F浮2=G冰+G木屑,即F浮1=F浮2,所以水面保持不变。(2)当冰中杂质是沙子时,过程前,整体漂浮,所以有F浮1=G总=G冰+G沙子。过程后,“水团”在水中悬浮,F浮水团=G水团=G冰,沙子在水中下沉,所以有F浮沙子F浮2,所以水面下降.进一步可归纳出:像这类题中,冰中的杂质的密度小于等于水的密度时,冰化水后水面不变,冰中的杂质的密度大于水的密度时,水面下降.
像这样的例子还可以举出很多,就不一一列举了。从上面的解题可以看出,此种“转换角度”的解题方法解决这类问题还是相当有效的,学生也能接受。
作者单位:湖北省荆门市漳河中学
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