Question

37、浸在液體里的物體要受到液體對(duì)它的浮力的作用，那么，浮力是如何產(chǎn)生的呢？
物理上研究問題往往從最簡(jiǎn)單的問題入手．設(shè)想有一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體浸沒在密度是ρ的液體中，如圖所示．由于前后兩側(cè)面（左右兩側(cè)面）在液體中的深度相等，受到的液體的壓強(qiáng)也相等，因此受到的壓力相等，作用效果相互抵消．而上下兩表面卻不同：上表面受到的液體壓強(qiáng)為p_上=

ρgh

，受到的壓力為F_上=

ρghL²

；
下表面受到的液體壓強(qiáng)為p_下=

ρg（h+L）

，受到的壓力為F_下=

ρg（h+L）L²

．因此液體會(huì)對(duì)正方體產(chǎn)生一個(gè)向上的和向下的壓力的差F_差=

ρgL³

．實(shí)際上，這個(gè)壓力差就是液體對(duì)正方體的浮力．

Answer 1

分析：解答此題的關(guān)鍵是利用壓力、壓強(qiáng)的公式求浸在液體中的正方體受到的液體對(duì)它產(chǎn)生的壓力，分析所受壓力的合力，從而得到浮力產(chǎn)生的原因．

解答：解：假設(shè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體，浸沒在液體中，正方體的上表面與液體表面相平，且深度為h．這時(shí)正方體的六個(gè)表面都受到液體的壓力作用如右圖：
這時(shí)，正方體的前后兩側(cè)面（左右兩側(cè)面），處在液體的同一深度處．則h_前=h_后，（h_左=h_右），
由P=ρ_液gh可得：P_前=P_后，（P_左=P_右）．即前后兩側(cè)面（左右兩側(cè)面）在液體中受到的液體的壓強(qiáng)也相等．
由F=PL²可得：F_前=F_后，（F_左=F_右）．即前后兩側(cè)面（左右兩側(cè)面）在液體中受到的壓力相等，是平衡力，合力為零，作用效果相互抵消．
而上、下表面有所不同，上表面所處的深度為h，則上表面受到的壓強(qiáng)為p_上=ρgh，受到的壓力為F_上=P_上s=ρghL²；
下表面所處的深度為h+L，則下表面受到的液體壓強(qiáng)為p_下=ρg（h+L），受到的壓力為F_下=P_下L²=ρg（h+L）L²．
因此液體會(huì)對(duì)正方體產(chǎn)生一個(gè)向上的和向下的壓力不相等，壓力差F_差=F_下-F_上=ρgL³．實(shí)際上，這個(gè)壓力差就是液體對(duì)正方體的浮力．
故答案為：ρgh，ρghL²，ρg（h+L），ρg（h+L）L²，ρgL³．

點(diǎn)評(píng)：此題綜合考查學(xué)生對(duì)浮力產(chǎn)生的原因，實(shí)際主要考查液體產(chǎn)生的壓力、壓強(qiáng)的計(jì)算．