浮力专题：液面变化与其解题技巧(很全面、很详尽)

1、液面升降问题的分析各种情况都包含，配有详图20182018 年 2 2 月 1111 日对于液体中的物体由于某种变化而引起的液面升降问题的形式出现，本文介绍一种简便快捷的判断方法“状态法”.（一）、状态法：就是对液体变化前、后的物体所处的状态进行比较来判断液面的上升、下将、不变 的方法.（二）、状态法迅速判断液面升降方法：1若变化前后液体中的物体都处于漂浮、悬浮状态，而无沉体出现，则液面不变；2若液体中的物体，在变化前无沉体，而变化后有沉体出现，则液面下降；3若液体中的物体，在变化前有沉体，而变化后无沉体出现，则液面升高；说明：变化前后液体中物体的总质量保持不变；容器中液体的密度不变.（三）、

2、证明设液体中的物体的总重为G变化前后在液体中所受的总浮力分别为F浮、F浮.若变化前后均无沉体出现，由浮沉条件知1F浮=F浮=G, p液gV排=p液gV排,贝yV排=V排，液面不变.2若变化前无沉体，变化后有沉体，由浮沉条件知F浮= G,F浮VG,贝U F浮VF浮，即V排VV排，故液面下降.3若变化前有沉体，变化后无沉体，由浮沉条件知F浮VG, F浮=G，贝UF浮F浮，即V排V排，故液面上升.一、液面升降的主要类型有：类型I:纯冰浸于液体，熔化后判断液面升降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n：冰块中含有其它杂质，冰块熔化

3、后判断水面升降。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；类型川：冰块中含有一定质量的气体，冰块熔化后判断水面升降。类型w：容器中的固态物质投入水中后判断液面升降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：无论液面上升或者下降，关键在比较的问题是什么，确立好问题就知道如何下手。关键问题：比较 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：若前体积大

4、于后体积，液面下降；若前体积等于后体积，液面不变；若前体积小于后体积，液面上升 。三、判断方法1、比较体积变化法：比较冰熔化前（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：若前体积大于后体积，液面下降；若前体积等于后体积，液面不变；若前体积小于后体积，液面上升。2、 比较压力变化法：比较前后容器底部受到压力的变化。1F前=P前xS底=p液gh前S底2F后=P后xS底=p液gh后S底根据前后压力的大小关系得出液体前后深度的关系，再判断液面的升降情况。3、 比较浮力变化法：比较前后浮力的变化判断液面的升降。1若F前浮F后浮， 则液面下降；2若F前浮

5、vF后浮，3若F前浮=F后浮，则液面不变。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？结论：纯冰浮在水面上.当冰熔化后液面将不变。解析：这是一道最典型最基础的题型，我们理解后，可作为其它类型题解决的知识点直接分析。液面 升降取决于冰融化后这部分水的体积与冰漂浮时排开水的体积变化，所以方法I比较体积变化法1.当冰漂浮时，依漂浮条件可知，Fs=G冰即p水N排=G冰=m冰g/.V排=m冰/p水2.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/p水3所以2排=7化水即冰块完全熔化后水面高度不

6、变。方法n变化前后总压力不变冰熔化前后，冰与水总重量没有变化，所以熔化前后对容器底部的压力没有变化F前=F后即p前S器底=P后S器底p水如前S器底=p水切后S器底-h前=h后即液面不变。方法川比较浮力变化法浮力F浮=p液?g?V排，对于液体密度p液不变情况，浮力大小取决于物体排开液体的体积V而V排的大小就决定了液面的高度。这样，对这类问题只须比较前后两种情况下物体所受浮力的 大小，1如果浮力变小，即F前浮F后浮，则物体排开液体的体积变小，液面下降。2如果浮力不变则液面高度不变，3如果浮力变大则液面上升。排，水分析1.讓浮在水面上的冰化,液面如何变 化？对这道题：熔化前冰漂浮F前浮= G物熔化后

7、，冰化为水属于悬浮状态，贝：F后浮=G物所以前浮=F后浮, 液面高度不变。比较上述三种解法可见，第二、三种解法简单易懂，学生容易掌握，适应于课堂教学。我们在物理教 学中还可以将这种方法推广到其它情况下液面升降问题的讨论中去，培养学生思维能力，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:若一冰块在水中，冰块与容器底部相接触并相互间有压力，则当冰块完全熔化后，容器内的水 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vG冰， 即p水g V排vG冰，故得V排vm冰/p水熔化为水的体积V化水=m*/p水=m冰/p水V排vV化水，即熔化后水面要上升。

8、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）中熔化久如果液体的刚摩大于畑 A 加，液/p水p盐水。二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。2.如黑瞬的密度大于冰，而小于水 P”液面如何变优呢?1 y丨飾一图D图ESFE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.则有F浮=6冰，即p酒g V排=口冰g/V排=口冰/p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/p水/p酒v p水。二V化水vV排

9、，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。液面咼度上升例3:有一块冰漂浮在一杯浓盐水中（冰的密度是千克/米3）如果冰块全部熔化后，则（A.液面不变B.液面上升C解析：冰块熔化前， 在盐水中处于漂浮状态.则有 化成水后，冰的质量与水的质量没有变化即0. 9X103千克/米3;浓盐水的密度是1.1X103）液面下降D.无法判断F浮=6冰， 即p盐水g V排=m冰g二V排=口冰/p盐水m化水=m冰-V化水=m冰/p水类型一：3、纯冰在密度比水小的液体中熔化液面高度下降类型二：1、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

10、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?方法一比较体积变化法1冰块漂浮时：F浮=G冰+G木即p水2排=G冰+G木,V前排=（m冰+m木”p水=m冰/p水+m木/p水（1）2当冰块化成水时：m化水=m冰 V化水=m冰/p水又因为木块仍漂浮，F木浮=G木 即p水gV木排=m木gV木排訓木/p水V后排=V化水+V木排=m冰/p水+ m木/p水.（2）由.（2）得：V前排=V后排故当冰完全熔化成水时，水面不变。方法二比较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

11、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 内水面上，则冰熔化后，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：方法一比较体积变化法1冰块熔化前排开水的体积为：V排=F浮/p水g=G总/p水g=（G冰+G石）/p水g=（m冰+m水）/p水2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=口水/p水+m石/p石=m冰/p水+m石/p石比较式，p石p水，V后

12、V排 所以液面下降。方法二比较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内水面上，则冰熔化后，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， 浮在容器内的水面上， 当冰块完全熔化后，液面高度将怎样变化？1冰块熔化前排开水的体积为：V

13、排=F浮/p水g=G总/p水g=（G冰+G油）/p水g=（m冰+m油）/p水2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/p水+m油/p油=m冰/p水+m油/p油比较式，p油p水，V2排所以液面上升。类型三：冰块中含有一定质量的气体，冰块熔化后判断水面升降。例&一块冰漂浮在容器的水面上，冰块中含有一定质量的气体（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/p水g=G总/p水g=（G冰+G气体）/p水g=（m冰+m气体）/p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，总体积减少，V

14、排VV排，所以液面下降。变化：若漂浮在水面上的冰块中有一气泡，当冰块融化后水面将怎么变化？冰块里的气泡的质量可以忽略不计，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:盆内水面上有一塑料碗，碗内有木块，若将木块投入水中，盆内水面将_（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=p水gV排所以p水gV排=G碗+G球，故得V排=G碗/p水g+G木/p水g木块投入水中后，盆漂浮在水面上，分析得V盆排=G盆/p水g木块漂浮在水面上，则V木排=G木/p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

15、排=G盆/p水g+G木/p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p物=p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/p物=m物/p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:盆内水面上有一塑料碗，碗内是实心铁块，将铁块投入水中，盆内水面将 “下降”或“保持不变”）。解析：方法一、比较体积变化法1投入前，碗与铁块漂浮在水面上，与上题分析相同，得V排=G碗/p水g+G铁/p水g铁块投入水中后，盆仍漂浮在水面上V盆排=G盆/p水g2而铁块沉入水中，V铁排=V铁=G铁/p球g因此后来碗与铁块排开水的总体积V总

16、排=V盆排+V铁排=G盆/p水g+G铁/p铁g因为p铁p水，所以V总排vV排，液面下降。方法二、比较浮力变化法投入前F浮1 = G碗+ G铁投入后F浮2 = G碗+ F铁浮因为G铁F浮铁 所以F浮F浮2液面会下降总结：I、纯冰浮于纯水上，熔化后液面无变化。H、冰中含有杂质，漂浮在纯水上时：1若冰中所含杂质密度大于水的密度时，冰熔化后液面下降。2若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。川、 纯冰浮在不同密度的液体表面上时：1若液体密度大于水的密度时，冰熔化后液面上升。2若液体密度小于水的密度时，冰熔化后液面下降。W、容器中的固态物质投入水中后判断液面升降1固态物质的密度小于水的密

17、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。_ （填“上升”、（1）只将A球放入水中， 则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，或“不变”）3） 只将C球放入水中，或“不变”）4） 若将ABC三球同时从船中取出放入水中，贝U液面变”）。2、 如果将沉在水底的石块放入船中使船漂浮，

18、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。讨论此时水槽中的水位以及铁盒浸入水中的体积，说法正确的是（）A.水槽中水位不变，铁盒浸入水中的体积变大B水槽中水位下降，C水槽中水位不变，D水槽中水位上升，4.如右图所示（填浮沉状况），液面（填浮沉状况），液面铁盒浸入水中的体积不变铁盒浸入水中的体积变小铁盒浸入水中的体积不变1）冰块放在水中，漂浮，熔化后，液（填 “上升”或（填 “上升”或（填“上升”或“下降”“下降”“下降”或“不O图2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、冰块内包有一个石块（石块密度大于水的密度）漂浮在水面上，浮沉状况）丄则水面 _ （填上升”或下降”或不变”）。6、 冰块内包有一个密度等于水的物体漂浮在水面上，冰块熔化后，或不变”） 。7、冰块内包有一个木块（木块密度小于水）漂浮在水面上，冰块熔化