2021年浮力液面升降问题的类型及解题技巧.docx

精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -.液面升降问题的分析冰浮于液面的问题为生活中的常见问题、 在各类试卷中常常显现、 但由于这类问题的现象不太明显 、 观看需要的时间较长、 不为一般的同学所重视. 即使一局部同学有意识地去进展观 察、 出会现由于问题类型比拟多、 而结论只有“升和“降两种 、 常常显现而把现象和条件的对应关系混淆的现象，导致熟悉的偏差；为了更深刻地懂得引起液面“升.“降的缘由，精确把握条件和现象之间的关系；可以将各类问题进展分类处理，从最根本的漂浮在液面上的冰熔化成水后液面的升降问题为基点，逐步绽开摸索形成系统的熟悉；更重要的为可以通过这些问题的争论和摸索，把很多有关物体浮沉与液面变化问题连成一个整体；一.液面升降的主要类型有：类型一：纯冰浸于液体，熔化后判定液面升降1.纯冰在纯水中熔化；2.纯冰在盐水或其它密度比水大的液体中熔化；3.纯冰在密度比水小的液体中熔化；类型二：冰块中含有其它杂质，冰块熔化后判定水面升降；1.含有木块或其它密度比水小的固体的冰块在纯水中熔化；2.含有石块或其它密度比水大的固体的冰块在纯水中熔化；3.含有煤油或其它密度比水小的液体的冰块在纯水中熔化；类型三：冰块中含有肯定质量的气体，冰块熔化后判定水面升降；类型四：容器中的固态物质投入水中后判定液面升降1.固态物质的密度小于水的密度2.固态物质的密度等于水的密度3.固态物质的密度大于水的密度二.解题关键： 液面上升也好.下降也好，关键在于我们比拟的问题为什么，确立好问题就知道如何下手；实际上我们要比拟的为冰熔化前或物体投放前在液体中排开液体 的体积和冰熔化成水后的体积或物体投放后液体体积的大小关系：假设前体积大于后体 积，液面下降；假设前体积等于后体积，液面不变；假设前体积小于后体积，液面上升；三.判定方法1.比拟体积变化法： 比拟的为冰熔化前或物体投放前在液体中排开液体的体积和冰熔化成水后的体积或物体投放后液体体积的大小关系：假设前体积大于后体积，液面下 降；假设前体积等于后体积，液面不变；假设前体积小于后体积，液面上升；2.比拟压力变化法： 比拟前后容器底部受到压力的变化；F 前=P前×S 底= 液 gh 前 S 底F 后=P后×S 底= 液 gh 后 S 底依据前后压力的大小关系得出液体前后深度的关系，再判定液面的升降情形；3.比拟浮力变化法：比拟前后浮力的变化判定液面的升降；假设F 前浮F 后浮 ，那么液面下降；假设 F 前浮 F 后浮，那么液面上升；假设F 前浮F 后浮 ，那么液面不变；四.各类型问题的分析解答类型一： 1.纯冰在纯水中熔化 液面高度不变例 1：有一块冰浮在容器的水面上，当冰块完全熔化后，水面高度将怎样变化？解析：这为一道最典型最根底的题型，我们懂得后，可作为其它类型题解决的学问点直接分析；液面升降取决于冰融解后这局部水的体积与冰漂浮时排开水的体积变化，所以方法一比拟体积变化法当冰漂浮时，依漂浮条件可知，F 浮=G冰即 水V 排= G 冰 = m冰 g V 排 m冰/ 水冰化成水后，冰的质量与水的质量没有变化即m化水 = m 冰V 化水 m冰 / 水所以 V 排=V化水即冰块完全熔化后水面高度不变；方法二变化前后总压力不变冰熔化后仍在容器，所以容器底部所受总压力不变；熔化前容器底部所受压力由液体水供应，熔化后容器底部所受压力依旧由液体水供应；F 前=F 后即 前 S 器底=P后 S 器底 水h 前 S 器底= 水h 后 S 器底 h 前=h 后即液面不变；方法三比拟浮力变化法由于浮力 F 浮 = 液.g. V 排，对于这种液体密度 液不变情形，浮力大小只取决于物体排开液体的体积V 排，而 V 排的大小就打算了液面的高度；1 / 5第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -.这样，对这类问题只须比拟前后两种情形下物体所受浮力的大小，假如浮力变小，即F 前浮 F 后浮，那么物体排开液体的体积变小，液面下降； 同样，假如浮力不变那么液面高度不变，浮力变大那么液面上升；对这道题：熔化前冰漂浮F前浮= G 物熔化后，冰化为水属于悬浮状态，那么：F 后浮= G 物所以 F 前浮 = F 后浮，液面高度不变；比拟上述三种解法可见，其次.三种解法简洁易懂，同学简洁把握，适应于课堂教学；我们在物理教学中仍可以将这种方法推广到其它情形下液面升降问题的争论中去，培育同学思维才能，做到举一反三；结论： 纯冰浮在水面上 . 当冰熔化后液面将不变；例 2：假设一冰块在水中，冰块与容器底部相接触并相互间有压力，那么当冰块完全熔化后，容器的水面将怎样变化？解析：冰块没有漂浮在水面上，冰块所受浮力小于冰块所受重力，熔化前F 浮 G冰 ， 即 水 g V 排 G冰，故得 V 排 m冰/ 水熔化为水的体积V 化水 =m水/ 水 = m 冰/ 水 V 排 V 化水，即熔化后水面要上升；结论： 纯冰压在水底 . 当冰熔化后液面将上升；类型一： 2.纯冰在盐水或其它密度比水大的液体中熔化 液面高度上升333例 3：有一块冰漂浮在一杯浓盐水中( 冰的密度为09×10千克米；浓盐水的密度为11×103千克米) 假如冰块全部熔化后，那么()A液面不变B 液面上升C 液面下降D 无法判定解析：冰块熔化前，在盐水中处于漂浮状态那么有F 浮 =G冰，即 盐水 g V 排=m冰 g V 排=m冰/ 盐水化成水后，冰的质量与水的质量没有变化即m化水 = m 冰 V 化水 m冰/ 水 水< 盐水； V 化水 >V排 ，冰块在浓盐水中熔化后液面上升结论： 纯冰浮在密度比水大的液面上. 当冰熔化后液面将上升；类型一： 3.纯冰在密度比水小的液体中熔化 液面高度下降例 4：有一块冰漂浮在一杯酒精或煤油等中，当冰块完全熔化后，液面高度将怎样变化？解析：冰块熔化前，在酒精中处于漂浮状态那么有F 浮 =G冰，即 酒 g V 排=m冰 gV 排 m冰 / 酒化成水后，冰的质量与水的质量没有变化即m化水 = m 冰 V 化水 m冰/ 水 酒 水 ； V 化水 V 排，冰块在浓盐水中熔化后液面下降结论： 纯冰浮在密度比水小的液面上. 当冰熔化后液面将下降；类型二： 1.含有木块或其它密度比水小的固体的冰块在纯水中熔化；例 5：在盛水的烧杯中漂浮着一块冰，冰中夹着一小木块，当冰完全熔化为水时，水面将如何变化？方法一比拟体积变化法冰块漂浮时： F 浮=G冰 +G木 即 水 gV 排= G 冰+G木、V 前排 = (m 冰+m木)/ 水=m冰/ 水+m木/ 水( 1)当冰块化成水时：m化水 = m 冰V 化水 m冰/ 水又由于木块仍漂浮，F 木浮 = G 木即 水 gV 木排 = m 木 gV 木排 =m木/ 水V 后排 =V 化水 +V 木排 = m 冰/ 水+ m 木/ 水(2)由(1) .(2)得： V 前排 = V 后排故当冰完全熔化成水时，水面不变；方法二比拟浮力变化法熔化前冰块和木块都漂浮 F 前浮 = G 冰 + G 木熔化后熔化成的水悬浮，木块仍漂浮F 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变，所以液面将不变；推论： 当冰块中含有密度比水小的固体如小蜡块 或将密度比水小的固体放在冰块上浮于容器水面上，那么冰熔化后，仿照上述方法推算可知，水面将保持不变；类型二： 2.含有石块或其它密度比水大的固体的冰块在纯水中熔化； 例 6. ：有一块冰中含有小石块，浮在容器的水面上，当冰块完全熔化后，水面高度怎样变化？ 解： 方法一比拟体积变化法冰块熔化前排开水的体积为：2 / 5第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -.V 排 F 浮/ 水 g G总/ 水 g G冰 G石/ 水 g m冰 m水/ 水熔化后的体积为冰化成的水的体积加上沉在容器底的石块的体积，即： V 后 V 水 V 石 m水/ 水 m石/ 石 m冰/ 水 m石/ 石 比拟式，石> 水，V 后<V排所以液面下降；方法二比拟浮力变化法熔化前冰块和含有的小石块漂浮F 前浮 = G 冰 + G 石熔化后熔化成的水悬浮，F 化水浮 =G化水；而石块沉底，F 石浮 G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，即熔化后所受浮力减小，所以液面将下降；推论： 当冰块中含有密度比水大的物体如小铁块.盐水等或将密度比水大的物体放在冰块上浮于容器水面上，那么冰熔化后，物体沉入水底，水面将下降；类型二： 3.含有煤油或其它密度比水小的液体的冰块在纯水中熔化；例 7：有一块冰中含有液态的煤油，浮在容器的水面上，当冰块完全熔化后，液面高度将怎样变化？冰块熔化前排开水的体积为：V 排 F 浮/ 水 g G总/ 水 g G冰 G油/ 水 g m冰 m油/ 水熔化后的体积为冰化成的水的体积加上煤油的体积，即： V V水 V 油 m水/ 水 m油/ 油 m冰/ 水 m油/ 油比拟式，油< 水， V>V 排所以液面上升；类型三：冰块中含有肯定质量的气体，冰块熔化后判定水面升降；例 8：一块冰漂浮在容器的水面上，冰块中含有肯定质量的气体空气.氢气.二氧化碳，当冰完全熔化后，容器中的水面如何变化？冰块熔化前排开水的体积为：V 排 F 浮/ 水 g G总/ 水 g G冰 G气体 / 水 g m冰 m气体 / 水 熔化后的体积为冰化成的水的体积等于冰排开水的体积，但气体挥发，总体积削减，排排，所以液面下降；变化： 假设漂浮在水面上的冰块中有一气泡，当冰块融解后水面将怎么变化？冰块里的气泡的质量可以忽视不计，冰熔化后水面保持不变.类型四： 1.固态物质的密度小于水的密度例 9：盆水面上有一塑料碗，碗有木块， 假设将木块投入水中，盆水面将填“上升. “下降或“保持不变；解析：投入前，碗与木块漂浮在水面上，所以F 浮 G碗 G木据阿基米德原理，得F 浮 G排 水 gV 排所以 水 gV 排 G碗 G球，故得V排 G碗 水 g G木 水 g木块投入水中后，盆漂浮在水面上，分析得V 盆排 G盆 水 g木块漂浮在水面上，那么V 木排 G木 水 g因此，后来碗与木块排开水的总体积V总排 V盆排 V木排 G盆 水 g G木 水 g由得 V 总排 V 排，所以液面保持不变；类型四： 2.固态物质的密度等于水的密度当物 =水时，物体悬浮；物体投入水中后物体排开水的体积为：V 物排 =m物/ 物 =m 物/水 = V排，即水面高度无变化；类型四： 3.固态物质的密度大于水的密度例 10：盆水面上有一塑料碗，碗为实心铁块，将铁块投入水中，盆水面将填“上升.“下降或“保持不变；解析： 方法一.比拟体积变化法投入前， 碗与铁块漂浮在水面上，与上题分析一样，得 V 排 G碗 水 g G铁 水 g铁块投入水中后，盆仍漂浮在水面上V 盆排 G盆 水 g而铁块沉入水中，V 铁排 V 铁 G铁 球 g因此后来碗与铁块排开水的总体积V 总排 V 盆排 V 铁排 G盆 水 g G铁 铁 g由于 铁 水，所以V 总排 V 排，液面下降；方法二.比拟浮力变化法3 / 5第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -.投入前F浮 1 = G 碗 + G 铁投入后F浮 2 = G 碗 + F铁浮由于 G 铁 F 浮铁 所以 F 浮 F 浮 2液面会下降总结：一.纯冰浮于纯水上，熔化后液面无变化；二.冰中含有杂质，漂浮在纯水上时：1. 假设冰中所含杂质密度大于水的密度时，冰熔化后液面下降；2. 假设冰中所含杂质密度小于等于水的密度时，冰熔化后液面不变；三.纯冰浮在不同密度的液体外表上时：1. 假设液体密度大于水的密度时，冰熔化后液面上升；2. 假设液体密度小于水的密度时，冰熔化后液面下降；四.容器中的固态物质投入水中后判定液面升降1.固态物质的密度小于水的密度时，物体投入水中后水面高度无变化2.固态物质的密度等于水的密度时，物体投入水中后水面高度无变化；3.固态物质的密度大于水的密度时，物体投入水中后水面高度下降；【练习】1.如图 1 所示，一个小船中放有ABC三个小球，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只将 A 球放入水中， 那么 A 球填浮沉状况，液面填“上升或“下降或“不变2只将 B 球放入水中， 那么 B 球填浮沉状况，液面填“上升或“下降或“不变3只将 C 球放入水中， 那么 C 球填浮沉状况，液面填“上升或“下降或“不变4假设将 ABC三球同时从船中取出放入水中，那么液面填“上升或“下降或“不变 ；图 12.假如将沉在水底的石块放入船中使船漂浮，液面将；3.水槽中放一个小铁盒，铁盒中放少许细线和一个铝块，铁盒漂浮在水 面；现用细线把铝块拴在铁盒下面，铁盒仍漂浮在水面，如图2 所示；争论此时水槽中的水位以与铁盒浸入水中的体积，说确的为A水槽中水位不变，铁盒浸入水中的体积变大图 2B水槽中水位下降，铁盒浸入水中的体积不变C水槽中水位不变，铁盒浸入水中的体积变小D水槽中水位上升，铁盒浸入水中的体积不变4如右图所示 1冰块放在水中，漂浮，熔化后，液面；2冰块放在盐水中，漂浮，熔化后，液面； 3冰块放在煤油或酒精中，沉底，熔化后，液面；5.冰块包有一个石块石块密度大于水的密度漂浮在水面上，冰块熔化后，石块填浮沉状况，那么水面填“上升或“下降或“不变 ；6.冰块包有一个密度等于水的物体漂浮在水面上，冰块熔化后，水面填“上升或“下降或“不变 ；7.冰块包有一个木块 木块密度小于水 漂浮在水面上， 冰块熔化后， 水面填“上升或“下降或“不变 ；8.如图 3，一块 0的冰放在盛有0的水的容器中；冰块与容器底部相接触并相互间有压力，那么当冰完全融解为0的水后容器中水面的位置将A上升 B下降 C保持不变 D 水面的升或降打算于冰和容器水的体积总之，关于液面高度变化的问题在中学物理中常常会遇到，为一个难点问题，对于这类问题的解决，我们不能让同学生搬硬套，死记结论，或者仅限于比拟繁琐的传统解法，而应4 / 5第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -.该仔细钻研，另辟溪径，寻求一种简洁易懂，同学易于承担的方法，应把握解题方法和解题过程，培育同学独立摸索分析问题的才能；5 / 5第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - - -