例2 如图所示,体积相同的A、B、C三个小球,它们所受浮力最大的是()


A.A球
B.B球
C.C球
D.无法确定

解：
1. 比较A、B两球：
A、B在同种液体（酒精）中，液体密度$\rho_{\mathrm{液}}$相同，B球排开液体的体积$V_{\mathrm{排}B}$大于A球的$V_{\mathrm{排}A}$，根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$，可得$F_{\mathrm{浮}B} ＞ F_{\mathrm{浮}A}$。
2. 比较B、C两球：
B、C排开液体的体积$V_{\mathrm{排}B}=V_{\mathrm{排}C}$（三球体积相同，均完全浸没），水的密度$\rho_{\mathrm{水}}$大于酒精的密度$\rho_{\mathrm{酒精}}$，根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$，可得$F_{\mathrm{浮}C} ＞ F_{\mathrm{浮}B}$。
3. 综上，$F_{\mathrm{浮}C} ＞ F_{\mathrm{浮}B} ＞ F_{\mathrm{浮}A}$，浮力最大的是C球。
故选C。

【分析】
要比较三个小球的浮力大小，我们可以依据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$，浮力大小由液体密度$\rho_{\mathrm{液}}$和排开液体的体积$V_{\mathrm{排}}$两个因素共同决定，采用分步对比的思路：第一步先对比都浸在酒精中的A、B两球，控制液体密度相同，通过比较排开液体的体积判断二者浮力大小；第二步再对比完全浸没的B、C两球，控制排开液体的体积相同，通过比较液体密度判断二者浮力大小，最后整合结果就能得到浮力最大的小球。
【解析】
1. 对比A、B两球：A、B都处于酒精中，液体密度$\rho_{\mathrm{酒精}}$相同，已知三个小球体积相等，A球只有部分体积浸入酒精，B球完全浸没在酒精中，因此B球排开酒精的体积$V_{\mathrm{排}B} ＞ V_{\mathrm{排}A}$。根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$，可得$F_{\mathrm{浮}B} ＞ F_{\mathrm{浮}A}$。
2. 对比B、C两球：B球完全浸没在酒精中，C球完全浸没在水中，且三个小球体积相等，因此二者排开液体的体积$V_{\mathrm{排}B}=V_{\mathrm{排}C}$。已知水的密度$\rho_{\mathrm{水}} ＞ \rho_{\mathrm{酒精}}$，根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$，可得$F_{\mathrm{浮}C} ＞ F_{\mathrm{浮}B}$。
3. 综合推导可得$F_{\mathrm{浮}C} ＞ F_{\mathrm{浮}B} ＞ F_{\mathrm{浮}A}$，因此所受浮力最大的是C球。
【答案】
C
【知识点】
阿基米德原理；浮力大小比较
【点评】
本题是阿基米德原理的基础应用题型，重点考察控制变量思想在浮力比较中的使用，引导学生明确浮力的两个影响因素，避免出现只单一考虑液体密度或排液体积的错误判断，巩固浮力相关的基础推导逻辑。
【难度系数】
0.8

1. 在一个密闭的真空玻璃罩里挂着一个灵敏的弹簧测力计,弹簧测力计下挂着一个体积较大的物体,物体静止。若将玻璃罩的开关打开,让空气进入,则此时弹簧测力计的示数()

A.不变
B.增大
C.减小
D.可能增大也可能减小

1. C

【分析】
我们可以通过分阶段受力分析的思路推导示数变化：第一步先分析初始真空状态的受力，此时玻璃罩内没有空气，不存在空气浮力，弹簧测力计的拉力直接平衡物体重力，示数等于物体重力。第二步分析通入空气后的受力变化：空气进入后，体积较大的物体会排开一定量的空气，根据浮力相关规律，气体会对浸在其中的物体产生向上的浮力，此时弹簧测力计的拉力加上浮力才等于物体的重力，因此拉力会比原来小，即可推导出弹簧测力计示数的变化趋势。
【解析】
1. 初始真空状态：玻璃罩内为真空环境，物体不受空气浮力作用，物体静止时竖直方向受力平衡，弹簧测力计的拉力等于物体的重力，即$F_1=G$，此时弹簧测力计的示数等于物体重力$G$。
2. 通入空气后：空气充满玻璃罩，物体排开的空气体积等于自身体积，根据阿基米德原理，空气会对物体产生竖直向上的浮力$F_{\mathrm{浮}}$。此时物体仍保持静止，竖直方向受力平衡：向上的弹簧测力计拉力$F_2$与向上的浮力$F_{\mathrm{浮}}$之和等于向下的物体重力$G$，即$F_2 + F_{\mathrm{浮}}=G$，推导可得$F_2=G-F_{\mathrm{浮}}$。
对比两个状态的拉力可知$F_2＜F_1$，因此弹簧测力计的示数减小。
【答案】
C
【知识点】
阿基米德原理；二力平衡；气体浮力
【点评】
本题的易错点是很多同学会形成“只有液体才能产生浮力”的思维定式，忽略气体同样可以对浸在其中的物体施加向上的浮力，题目特意点明物体体积较大，就是提示空气浮力的影响不可忽略，本题核心考察对浮力概念的全面理解，帮助学生跳出浮力仅存在于液体中的认知误区。
【难度系数】
0.7

2. “天宫课堂”第一课上,王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空中,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,如图所示。下列有关该现象的解释正确的是()


A.乒乓球受到的浮力方向向下
B.乒乓球受到的浮力小于重力
C.太空中处于失重状态,浮力几乎消失
D.浮力和重力没有关系

2. C

【分析】
这道题需要结合浮力的本质产生条件，对比地面和太空失重环境的差异来推导结论。首先先回忆地面场景的逻辑：地面上液体受重力作用，内部会形成随深度增大的压强差，浸入水中的乒乓球上下表面会形成向上的压力差，也就是浮力，当浮力大于重力时乒乓球就会上浮到水面。而在太空的失重环境中，水和乒乓球的重力效应几乎消失，水内部不存在由重力引发的压强差，因此水对乒乓球几乎没有上下方向的压力差，浮力也就几乎不存在，乒乓球就可以停留在水中。接下来我们逐个排查选项，排除不符合原理的错误选项，就能得到正确答案。
【解析】
我们对每个选项逐一分析：
1. 选项A：浮力的方向始终是竖直向上的，不存在浮力方向向下的情况，该说法错误。
2. 选项B：太空处于失重状态，乒乓球的重力效应也几乎消失，并不是浮力小于重力导致乒乓球停在水中，该说法错误。
3. 选项C：浮力的本质是液体受重力作用，对浸入的物体上下表面形成压力差产生的，失重环境下水内部几乎没有重力带来的压强差，因此浮力几乎消失，乒乓球可以停留在水中，该说法正确。
4. 选项D：失重环境下浮力几乎消失，说明浮力的产生和液体重力直接相关，二者是有关系的，该说法错误。
【答案】C
【知识点】浮力的产生，失重现象
【点评】本题结合天宫课堂的真实实验场景命题，跳出了常规地面浮力题的固有套路，重点考察学生对浮力本质的理解，避免了死记硬背浮力公式就能解题的情况，能有效检验学生对基础物理概念的掌握深度。
【难度系数】0.7