师:好,同学们,前面我们已经学习了浮力和阿基米德原理,知道浮力的计算公式有四个。第一个是利用称重法求浮力,$F_{浮}=G - F_{示}$,$G$是物体的重力,$F_{示}$是弹簧测力计的示数。第二种方法是压力差法求浮力,这也是浮力产生的本质原因,浮力大小等于物体下表面受到向上的压力减去上表面受到向下的压力。
第三种方法是阿基米德原理,$F_{浮}=G_{排}$,也可以写成$F_{浮}=m_{排}g$ 。第四个是利用阿基米德原理推导出来的$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$。
浮力的计算公式目前已经学了4个,那么还有没有其他计算浮力的方法呢?接下来我们来看这节的学习内容,研究物体的浮沉条件。生活中我们知道潜水艇既能向上运动,也能向下运动。物理学中,把物体部分露出液面、部分露出在空气中的状态称为漂浮;物体向下运动称为下沉;物体向上运动称为上浮;物体能停留在液体中的任意深度,称为悬浮。那么潜水艇物体的浮与沉是由什么因素决定的呢?下面我们一起来看。
当我们把小木块、乒乓球、金属块浸没在水中后松手,会发现小木块、乒乓球上浮,而金属块下沉。物体的浮与沉究竟由什么决定?下面我们通过实验,从浸在液体中的物体受到的重力以及竖直向上的浮力来分析。
把空小瓶浸没在水中再松手,小瓶上浮;把瓶子装满水后浸没在水中再松手,瓶子下沉;在瓶中装入适量的水,它既不上浮也不下沉,悬浮在液体中。观察小球运动情况,上浮时,物体受到向上的浮力和竖直向下的重力,此时浮力大于重力;下沉时,竖直向下的重力大于竖直向上的浮力;悬浮时,物体处于静止状态,受二力平衡,浮力等于重力。
通过刚才的实验可知,物体在液体中的浮与沉取决于物体所受浮力和重力的大小。那么我们可以通过改变物体的重力或者浮力大小来改变物体的浮沉状态。物体上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力。当物体处于漂浮或者悬浮时,处于静止状态,二力平衡,浮力等于重力。
