Question

一個(gè)兒童練習(xí)游泳，他使用的游泳圈的體積是6.6×10^-3m³，當(dāng)游泳圈漂浮在水面上時(shí)，它浸在水中的體積是0.6×10^-3m³，則這個(gè)游泳圈此時(shí)所受的浮力是多少牛？當(dāng)游泳圈全部浸沒(méi)在水中時(shí)，游泳圈受水各個(gè)方向壓力的合力是多大？（不考慮游泳圈漂浮與浸沒(méi)時(shí)的形狀變化）（g=10牛/千克）

Answer 1

解：游泳圈漂浮時(shí)所受的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.6×10^-3m³=6N，
游泳圈浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力：F_浮′=ρ_水gV_排′=1.0×10³kg/m³×10N/kg×6.6×10^-3m³=66N，
根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因F_浮=F_向上-F_向下可知，游泳圈受水各個(gè)方向壓力的合力即為浮力，所以合力是66N．
答：游泳圈漂浮在水面上時(shí)受到的浮力是6N．游泳圈全部浸沒(méi)在水中時(shí)，游泳圈受水各個(gè)方向壓力的合力是66N．
分析：物體浸在水中的體積即為排水體積，題中已知游泳圈的浸水體積，則我們可根據(jù)阿基米德原理求出游泳圈所受的浮力；
游泳圈浸沒(méi)在水中時(shí)，會(huì)受到各個(gè)方向水的壓力，其中向左、向右的壓力相互平衡，向前、向后的壓力相互平衡，只有向上、向下的壓力不平衡，向上的壓力大于向下的壓力，這兩個(gè)壓力的合力（壓力之差）其實(shí)就是游泳圈所受的浮力，所以要算游泳圈受水各個(gè)方向的壓力，其實(shí)就是求游泳圈浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力．題中已知游泳圈的體積，則我們可根據(jù)阿基米德原理求出游泳圈浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)阿基米德原理和浮力產(chǎn)生的原因的理解和應(yīng)用．關(guān)于考查浮力原因的題型并不多見(jiàn)，所以該題可以說(shuō)是一個(gè)典型題．學(xué)習(xí)浮力知識(shí)時(shí)，最好能將阿基米德原理和浮力產(chǎn)生原因結(jié)合起來(lái)，達(dá)到融會(huì)貫通，要會(huì)用浮力產(chǎn)生原因推導(dǎo)阿基米德原理公式．