處理液面變化問題的兩個有效原則

引例：在水槽中盛有足夠深的水，水面上浮著一塊冰，冰熔化後，水槽中的水面將（ ）

A、上升B、不變C、下降D、不能確定

分析：這是一道很常見的液面變化問題，其常規解法是比較冰漂浮時排開水的體積與冰熔化成的水的體積，解法如下：

設冰的質量為m冰，則

冰的重力G冰=m冰g

∵冰浮在水面上

∴冰受到的浮力F浮=G冰=m冰g

冰排開水的體積

冰熔化成水的體積

可見V熔=V排，表明冰熔化後，水槽中的水面不變。

因為該題是有關液面變化問題中最簡單一個問題，利用上述解法，還不算很複雜，如果條件發生變化，尤其是浮在液面上的物體不只一個時，用此方法會顯得十分複雜。事實上，如對研究對象加以適當處理，可以輕鬆解決這一類問題。

1.固體化原則：將冰熔化成的水視為一塊固體。

在上述問題中，冰熔化前漂浮，熔化後懸浮。所以，冰熔化前後所受浮力相等，都等於冰的重力。所以冰熔化前後排開水的體積相等，水面保持不變。

變例1：引例中將燒杯中的水換成鹽水，其他條件不變。

冰熔化前後都漂浮，所以，冰熔化前後所受浮力相等，都等於冰的重力。所以冰熔化前後排開鹽水的體積相等，但熔化後得到的水畢竟不是固體，不能象固體一樣一部分浸入鹽水中，一部分露出液面。我們在將熔化成的水視為固體的情況下，露出液面的部分一定會向周圍流動使液面相平，致使液面升高。

變例2：引例中將燒杯中的水換成一種密度大於冰而小於水的液體，其他條件不變。

冰熔化前漂浮，所受浮力等於冰的重力。冰熔化後沉底，所受浮力小於冰的重力。所以，冰熔化後受到的浮力小於熔化前受到的浮力，所以，冰熔化後排開液體的體積小於熔化前排開液體的體積，使液面下降。

2、整體化原則：將液體中的物體始終視為一個整體。

變例3：引例中在冰中含有一個軟木塊，其他條件不變。

冰熔化前，將冰及其中的軟木塊視為一個整體，則整體漂浮。冰熔化後，冰熔化成的這塊水懸浮，軟木塊漂浮，將二者視為一個整體，則整體漂浮。所以，冰熔化前後，整體所受浮力相等，都等於整體的重力。所以，冰熔化前後整體排開水的體積不變，水面保持不變。

變例4：引例中在冰中含有一個小鐵塊，其他條件不變。

冰熔化前，將冰及其中的小鐵塊視為一個整體，則整體漂浮，整體受到的浮力等於整體的重力。冰熔化後，冰熔化成的這塊水懸浮，小鐵塊沉底，將二者視為一個整體，則整體沉底，整體受到的浮力小於整體的重力。所以，冰熔化後整體受到的浮力小於冰熔化前受到的浮力。冰熔化後排開水的體積小於熔化前排開水的體積，水面下降。

變例5 ：引例中，將冰換成小鐵盒，在鐵盒中放有一塊小磁鐵、一個桌球，水槽底有一個小玻璃球。①將小磁鐵從盒中取出吸在鐵盒底部，其他條件不變（下同）；②將小磁鐵放入水中；③將桌球放入水中；④將小玻璃球從水中撈出放入鐵盒中。大家可以一試。答案：①B②C③B④A

思考題：1.養魚人晚上回家時，將小木船留在魚塘中，但沒有注意到船漏水了。第二天，到魚塘一看，船中已進了很多水，試問：魚塘中的水面有何變化？（不變）

2.如圖所示，在一隻裝著水的杯子中漂浮著一塊冰，而在冰和水的上面又覆蓋著一層油，當冰完全熔化後，水面高度_________，總液面高度_________（選填「升高」、「降低」或「不變」）。

3.如圖所示，一塊0℃的冰放在盛有0℃的容器中，已知冰塊與容器底部相互接觸並相互間有壓力，當冰塊完全熔化為0℃的水後，則容器中水面的位置將A.上升B.下降C.保持不變D.水面的升或降決定於冰和容器內水的體積