引导学生掌握液面的升降问题|名课在引导学生掌握知识

　　初中物理的液面升降的问题是学生比较难处理的问题，究其原因，往往是学生们没有作出正确判断而胡乱猜想．下面我对这一类问题进行归纳引导，以便于学生分析、理解（以下均不涉及化学变化）．
　　
　　一、冰块熔化后，液面的升降问题
　　
　　例：有一块冰浮在水面上，当冰熔化后，水面将 ．
　　分析：如果冰块熔化生成水的体积V水等于原来冰块的排水体积V排，则水面不变；若V水＞V排，则水面上升；若V水＜V排，水面下降．
　　根据物体的浮沉条件和阿基米德原理可得：
　　冰块的排水体积V排＝F浮/(ρ水g)＝G冰/(ρ水g)＝m冰/ρ水
　　冰块熔化成水后质量不变，所以生成水的体积V水＝m水/ρ水＝m冰/ρ水
　　因为冰块浮在水面上，ρ液＝ρ水，即V水＝V排，所以冰块熔化后水面保持不变．
　　一变：冰块浮在盐水液面上，由于ρ液＞ρ水，所以V水＞V排，则盐水液面上升．
　　二变：冰块在酒精液面上时，由于ρ液＜ρ水，所以V水＜V排，则酒精液面下降（也可以用冰块是沉在酒精中，当冰块熔化后体积变小，所以液面下降来判断）．
　　总结：冰块浮在液面上，当冰块熔化时液面的升降取决于液体与水的密度大小，若ρ液＞ρ水，则液面上升；若ρ液＝ρ水，则液面不变；若ρ液＜ρ水，则液面下降．
　　
　　二、冰块内（或上面）有物质时
　　
　　例：冰块内有一块石头，当冰熔化后，水面将．
　　 分析：根据前面的分析，冰块熔化对水面的升降没有影响，我们只要分析石头在冰熔化后对液面的影响即可．
　　冰未熔化前，石头是漂浮的，F浮＝ρ水g V排＝G石，
　　∴V排＝G石/(ρ水g)
　　冰熔化后，石头沉在水中，此时浮力F′浮＝ ρ水g V′排＜G石
　　∴V′排＜G石/(ρ水g)
　　即V′排＜V排，所以液面下降．
　　一变：物体的密度等于或小于水的密度时，水面又如何变化呢？
　　 分析：冰块熔化后，由于物体的密度等于或小于水的密度，物体将悬浮或漂浮在水面上，此时浮力仍然等于物体的重力，即浮力不变，V排也不变，水面也就不升降．
　　二变：冰块中含有气泡，冰块熔化后，水面如何变化呢？（要考虑气体的质量）
　　分析：冰块熔化前，浮力F浮＝G冰＋G气＝（m冰＋m气）g，所以V排＝F浮/(ρ水g)＝（m冰＋m气）/ρ水；当冰块熔化后，气体扩散到空气中，此时，V′排＝V水＝m水/ρ水＝m冰/ρ水
　　由于V′排＜V排，水面下降（若不考虑气泡质量，则水面不变）．
　　三变：将船上的石块或木块投入水中，水面将如何变化？
　　我们只要把冰块当成船，然后按前面的冰块中有石头或木块的判断方法即可．
　　总结：在冰块熔化或把物体投入水时：固体物体的密度大于水的密度时，水面高度会下降；固体物体的密度等于或小于水的密度时，水面高度不变；若是气体，则水面高度下降(若是液体，在下面分析)．
　　
　　三、将漂浮容器中的液体倒入水中时，水面高度的变化情况
　　
　　例：在水槽中装有水，烧杯里装有另种液体漂浮在水面上，当把液体倒入水中、烧杯仍放回水槽中，此时水面将 (不考虑液体和水的体积变化)．
　　分析：未倒入前，烧杯受到的浮力F浮＝ρ水g V排＝G杯＋**
　　∴V排＝（G杯＋**）/(ρ水g) ＝G杯/(ρ水g)＋**/(ρ水g)…①
　　把液体倒入水中后（假设烧杯中液体对水槽中水的密度没有影响），此时烧杯受到的浮力F′浮＝ρ水g V′排＝G杯
　　∴V＝V′排 ＋V液＝G杯/(ρ水g)＋**/(ρ液g)…②
　　比较①②两式得：
　　若液体密度大于水的密度，则V＜V排，水面高度下降；
　　若液体密度等于水的密度，则V＝V排，水面高度不变；
　　若液体密度小于水的密度，则V＞V排，水面高度上升．
　　（如果要考虑烧杯中液体倒入水中后，会对水的密度造成影响，结论仍跟上面一样．）
　　学生在以上的分析中，若能进行比较、总结，就能举一反三、触类旁通，遇到液面高度变化的问题就能轻松解决．