初物浮力液面升降問題

1、 液面升降問題 分析液面升降的主要類型有：1、純冰在純水中熔化；2、純冰在鹽水（或其它密度比水大的液體）中熔化；3、純冰在密度比水小的液體中熔化；4、含有木塊（或其它密度比水小的固體）的冰塊在純水中熔化；5、含有石塊（或其它密度比水大的固體）的冰塊在純水中熔化；6、含有煤油（或其它密度比水小的液體）的冰塊在純水中熔化；7、一塊冰漂浮在容器的水面上，冰塊中含有一定質(zhì)量的氣體（空氣、氫氣、二氧化碳），當(dāng)冰完全熔化后，容器中的水面如何變化？例1：有一塊冰浮在容器的水面上，當(dāng)冰塊完全熔化后，水面高度將怎樣變化？解：冰塊熔化前排開水的體積（即圖中斜線部分）為：V排F浮/水gG冰/水gm冰/水（漂浮時F浮

2、G冰）冰塊化成的水的體積為：Vm水/水m冰/水（冰化成水后質(zhì)量不變m冰= m水）所以液面高度不變推論：純水水面上浮有純冰.當(dāng)冰熔化時液面將不變。當(dāng)冰熔化時，水對容器底的壓強不變。例2：若一冰塊在水中，冰塊與容器底部相接觸并相互間有壓力，則當(dāng)冰塊完全熔化后，容器內(nèi)的水面將怎樣變化？解析：冰塊沒有漂浮在水面上，冰塊所受浮力小于冰塊所受重力，所以熔化前F浮G冰 ， 而F浮=G排水g V排， 即水g V排G冰，故得V排G冰/(水g)熔化為水的體積 V水=m水/水= m冰/水= G冰/(水g)所以V排V水，即熔化后水面要上升。例3：有一塊冰漂浮在一杯濃鹽水中(冰的密度是09103千克米3；濃鹽水的密度是

3、11103千克米3)如果冰塊全部熔化后，則 ( )A液面不變 B液面上升 C液面下降 D無法判斷解析：冰塊熔化前，在鹽水中處于漂浮狀態(tài)則有F浮=G，即鹽g V排=m冰gV排=m冰/鹽.(1)冰塊熔化后，排開液體的體積等于冰熔化成水的體積，即V排=V水= m水/水（冰化成水后質(zhì)量不變m冰= m水, m水/水m冰/水）.(2)比較冰塊熔化前與冰塊熔化后排開液體的體積可得m冰= m水, 水V排，冰塊在濃鹽水中熔化后。液面上升例4：有一塊冰漂浮在一杯酒精（或煤油等）中，當(dāng)冰塊完全熔化后，液面高度將怎樣變化？冰塊熔化前，在酒精中處于漂浮狀態(tài)則有F浮=G，即酒g V排=m冰gV排=m冰/酒.(1)冰塊熔化

4、后，排開液體的體積等于冰熔化成水的體積，即V排=V水= m水/水（冰化成水后質(zhì)量不變m冰= m水, m水/水m冰/水）.(2)比較冰塊熔化前與冰塊熔化后排開液體的體積可得m冰= m水, 酒水 。 比較(1) .(2)可知V排水，VV排所以液面下降。推論：當(dāng)冰塊中含有密度比水大的物體（如小鐵塊、鹽水等）或?qū)⒚芏缺人蟮奈矬w放在冰塊上浮于容器內(nèi)水面上，則冰熔化后，物體沉入水底，水面將下降。例7：有一塊冰中含有液態(tài)的煤油，浮在容器內(nèi)的水面上，當(dāng)冰塊完全熔化后，液面高度將怎樣變化？冰塊熔化前排開水的體積為：V排F浮/水gG總/水g（G冰G油）/水g（m冰m油）/水 熔化后的體積為冰化成的水的體積加上煤

5、油的體積，即：VV水V油m水/水m油/油m冰/水m油/油 比較式，油V排所以液面上升。例8：一塊冰漂浮在容器的水面上，冰塊中含有一定質(zhì)量的氣體（空氣、氫氣、二氧化碳），當(dāng)冰完全熔化后，容器中的水面如何變化？冰塊熔化前排開水的體積為：V排F浮/水gG總/水g（G冰G氣體）/水g（m冰m氣體）/水 熔化后的體積為冰化成的水的體積等于冰排開水的體積，但氣體揮發(fā)，總體積減少，排排，所以液面下降。變化：若漂浮在水面上的冰塊中有一氣泡，當(dāng)冰塊融化后水面將怎么變化？冰塊里的氣泡的質(zhì)量可以忽略不計，冰熔化后水面保持不變.例9 ：盆內(nèi)水面上有一塑料碗，碗內(nèi)有木塊，若將木塊投入水中，盆內(nèi)水面將 （填“上升”、“下

6、降”或“保持不變”）。解析：投入前，碗與木塊漂浮在水面上，所以F浮G碗G木據(jù)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gG木水g 木塊投入水中后，盆漂浮在水面上，分析得V盆排G盆水g木塊漂浮在水面上，則V木排G木水g因此，后來碗與木塊排開水的總體積V總排V盆排V木排G盆水g G木水g 由得V總排V排，所以液面保持不變。例10：盆內(nèi)水面上有一塑料碗，碗內(nèi)是實心鐵塊，將鐵塊投入水中，盆內(nèi)水面將（填“上升”、“下降”或“保持不變”）。 。解析：投入前，碗與鐵塊漂浮在水面上，與上題分析相同，得V排G碗水gG鐵水g 鐵塊投入水中后，盆仍漂浮在水面上V盆排G盆水g而鐵塊沉入水中，

7、 V鐵排V鐵G鐵球g因此后來碗與鐵塊排開水的總體積V總排V盆排V鐵排G盆水g G鐵鐵g 因為鐵水，所以V總排V排，液面下降。【解題】如何判斷水面的變化 如何判斷水面的變化很多人覺得浮力這個內(nèi)容不好學(xué)，由于其涉及的知識點，綜合性強，不少相關(guān)的問題難求解。例如對于判斷水面變化的問題，很多同學(xué)感到束手無策。例題1：當(dāng)冰塊熔化后，杯中水面是否變化？分析：冰是浮體，漂浮于水面，根據(jù)漂浮條有冰浮。如何判斷水面的變化冰排與冰熔化成水的體積水是否相等。(1)如果冰排=V水，水面不變；如果冰排水，水面下降；(2)如果冰排水，水面升高。由于冰熔化前后，冰的質(zhì)量和水的質(zhì)量相等，m冰m水，有冰冰水水，則水冰冰水0.9冰。根據(jù)漂浮條件：冰浮，即冰gV冰水gV冰排，排冰水水0.9冰。所以冰排=V水，水面不變。引伸：如果冰塊內(nèi)有一氣泡，這時冰塊密度冰，由質(zhì)量相等關(guān)系得水冰水，由漂浮條件得排冰水，有水=冰排，故冰熔化后水面不變。引伸2：如果冰塊內(nèi)有一木塊（或密度小于