【浮力经典计算题】在初中物理的学习中，浮力是一个非常重要的知识点，它不仅与日常生活息息相关，也是考试中的高频考点。许多学生在面对浮力问题时，常常感到困惑，尤其是涉及到阿基米德原理、物体的浮沉条件以及密度比较等问题时。本文将通过几道典型的浮力计算题，帮助大家更好地理解和掌握这一部分内容。
一、题目一：物体浸入液体中所受浮力的计算
题目：
一个质量为0.5kg的铁块，完全浸没在水中，求其受到的浮力。（已知水的密度为1.0×10³ kg/m³，g=10N/kg）
解析：
根据阿基米德原理，物体在液体中受到的浮力等于它排开液体的重量。即：
$$
F_{\text{浮}} = \rho_{\text{液}} \cdot g \cdot V_{\text{排}}
$$
首先，我们需要求出铁块的体积。由于铁块的质量为0.5kg，而铁的密度约为8×10³ kg/m³，因此：
$$
V_{\text{铁}} = \frac{m}{\rho_{\text{铁}}} = \frac{0.5}{8 \times 10^3} = 6.25 \times 10^{-5} \, \text{m}^3
$$
因为铁块完全浸没在水中，所以排开水的体积等于铁块的体积，即：
$$
V_{\text{排}} = 6.25 \times 10^{-5} \, \text{m}^3
$$
代入公式计算浮力：
$$
F_{\text{浮}} = 1.0 \times 10^3 \times 10 \times 6.25 \times 10^{-5} = 0.625 \, \text{N}
$$
答案： 铁块受到的浮力为0.625牛。
二、题目二：判断物体的浮沉状态
题目：
一个木块的体积为200cm³，质量为150g，放入水中后是否会漂浮？若漂浮，求其露出水面的体积。
解析：
首先计算木块的密度：
$$
\rho_{\text{木}} = \frac{m}{V} = \frac{150 \, \text{g}}{200 \, \text{cm}^3} = 0.75 \, \text{g/cm}^3 = 750 \, \text{kg/m}^3
$$
水的密度为1000 kg/m³，显然木块的密度小于水的密度，因此木块会漂浮。
接下来计算漂浮时排开水的体积。设排开的水的体积为 $ V_{\text{排}} $，则有：
$$
F_{\text{浮}} = F_{\text{重}} \Rightarrow \rho_{\text{水}} \cdot g \cdot V_{\text{排}} = m \cdot g
$$
两边同时除以 $ g $ 得：
$$
\rho_{\text{水}} \cdot V_{\text{排}} = m
$$
$$
V_{\text{排}} = \frac{m}{\rho_{\text{水}}} = \frac{0.15 \, \text{kg}}{1.0 \times 10^3} = 1.5 \times 10^{-4} \, \text{m}^3 = 150 \, \text{cm}^3
$$
因此，露出水面的体积为：
$$
V_{\text{露}} = V_{\text{木}} - V_{\text{排}} = 200 \, \text{cm}^3 - 150 \, \text{cm}^3 = 50 \, \text{cm}^3
$$
答案： 木块会漂浮，露出水面的体积为50立方厘米。
三、题目三：浮力与密度的关系
题目：
一个实心球体质量为100g，体积为120cm³，将其放入密度为0.8g/cm³的液体中，问该球是否能漂浮？
解析：
首先计算球的密度：
$$
\rho_{\text{球}} = \frac{m}{V} = \frac{100 \, \text{g}}{120 \, \text{cm}^3} \approx 0.833 \, \text{g/cm}^3
$$
该液体的密度为0.8g/cm³，显然球的密度大于液体的密度，因此球会下沉。
答案： 球不能漂浮，会下沉。
总结
浮力问题是初中物理的重要组成部分，理解阿基米德原理和物体的浮沉条件是解题的关键。通过以上几道典型例题，我们可以看到，浮力的计算不仅涉及公式应用，还需要对密度、体积、质量等概念有清晰的理解。希望同学们在学习过程中多加练习，提高解题能力。
