浮力产生的原因讲义

浮力产生的原因
【知识点的认识】
浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上托的力叫做浮力浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力．
假设物体为一正方体，浸没在液体（或气体）中，正方体的上表面与液体（或气体）表面相平，
这时正方体的六个表面都受到液体（或气体）的压力作用如右图：
正方体的前面和后面、左面和右面，处在液体（或气体）中的同一深度处．
则h前=h后，h左=h右，
所以由F=Ps=ρ液ghs可得：F前=F后，F左=F右．
即正方体的前面和后面受到的压力、左面和右面受到的压力是平衡力，合力为零．
而上、下表面都受到液体（或气体）的压力，由于上下表面所处的深度不同，
即：h下＞h上．
∵F下=Ps=ρ液gh下s，F上=Ps=ρ液gh上s．
∴F下＞F上
∴下表面受到液体（或气体）的压力比上表面大，其合力F合=F下﹣F上．
由此可知物体受到液体（或气体）对它的上、下表面的压力的合力，这个合力就叫浮力．
【解题方法点拨】
理解上下表面的压力差利用总结的公式解题：F浮=F下表面﹣F上表面．
习题精练
一．选择题（共14小题）
1．王老师用自制教具演示了如下实验：将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下，把乒乓球放入瓶内并注水，看到有少量水从瓶口流出，此时乒乓球静止（如图所示），然后用手堵住瓶口，一会儿乒乓球浮起来了，以下分析正确的是（）
A．乒乓球在图中位置静止时没有受到浮力作用
B．乒乓球上浮过程中，受到的浮力始终不变
C．乒乓球上浮过程中，受到的液体压强保持不变
D．乒乓球在图中位置静止时，是由于受到大气压的作用
2．下列说法中正确的是（）
A．轮船从河里开到海里时，所受浮力不变
B．浮力产生的原因是液体或气体对物体向上和向下的压力差
C．浮力的方向总是竖直向下的
D．能在酒精中悬浮的蜡块切成大小不同的两块，大块下沉，小块上浮
3．如图所示，体积相同的甲、乙、丙、丁四个小球放在水中静止，其中受到浮力的小球有（） A．只有甲球
B．只有甲、乙、丙球
C．甲、乙、丙、丁四个球都受浮力
D．条件不足，无法判断
4．物块浸没在液体中，受到液体对它向上、向下的压力分别为15牛、5牛，其受到浮力的大小为（） A．5牛 B．10牛 C．15牛 D．20牛
5．如图，将两个同样形状的长方体分别水平与竖直放置在盛水的容器中，则两个长方体
所受到的（）
A．上下压强差相等，浮力不等 B．上、下压强差不等，浮力相等
C．上下压强差不等，浮力不等 D．上下压力差相等，浮力相等
6．如图所示，A漂浮在水面上，B悬浮在水中静止，C沉入水底，D是容器自身凸起的一部分，关于它们所受浮力的情况说法错误的是（）
A．A物体一定受浮力 B．B物体一定受浮力
C．C物体一定受浮力 D．D物体一定受浮力
7．如图所示将一个乒乓球放入剪成漏斗状的可乐瓶，将瓶口堵住，乒乓球半径稍大于瓶口半径，向瓶内倒水，对乒乓球所受力的分析正确的是（）
A．重力、压力、支持力 B．浮力、压力、支持力
C．重力、支持力、浮力 D．重力、浮力、压力
8．图所示，一个体积为V重为G的金属圆柱体挂在弹簧测力计上（圆柱体底面与水面平
行），手提弹簧测力计使圆柱体浸入水中处于静止状态．圆柱体上表面受到水向下的压力
为F
1，圆柱体下表面受到水向上的压力为F
2
，圆柱体受到的浮力为F
浮
，测力计的示数为
T，则下列表达式正确的是（）
A．G=T+F
2 B．F
2
=ρ
水
gV C．F
浮
=F
2
﹣F
1
D．F
2
=G+F
1
9．一长方体铝块，在水里漫漫下沉，下沉过程铝块上表面总保持水平．
（1）当铝块上表面没入水面下沉到某位置时，上表面受到水的压力为14N，下表面受到水的压力为19N；（2）当铝块再下沉到另一更深位置时，上表面受到的压力增大为21N时，下表面受到的压力是（）
A．21 N B．26 N C．35 N D．40N
10．如图所示，用细绳将一物体系在容器底部，若物体所受浮力为10N，上表面受到水向下的压力为4N，则物体下表面受到水向上的压力为（）
A．4N B．6N C．14N D．7N
11．一只水桶装满水，总重为60牛，其中空桶重20牛，用这个水桶从井里提水，当水桶尚未露出水面之前，人所用的拉力为（）
A．40N B．小于20牛 C．0牛 D．等于20牛
12．在某次实验操作时，小刚在一方形水槽底部系住一细棉线，细棉线另一端系一乒乓球，乒乓球完好，再将水槽静放在斜面上（斜面放置于水平地面上静止），然后，他向水槽中加水，待水足够多时，他观察到的现象与下列那幅图一致（）
A． B．C．D．
13．如图所示，一个重为G的锥形物体P浸没在水中，它受到竖直向下的水的压力为F
1
，
受到竖直向上的水的压力为F
2
，则（）
A．F
1＜F
2
B．F
1
＞F
2
C．F
1=F
2
D．无法确定F
1
和F
2
的大小
14．在两个完全相同的容器A和B中分别装有等质量的水和酒精（p
水＞p
酒精
），现将两个完全相同的
长方体木块甲和乙分别放到两种液体中，如图所示，则此时甲和乙长方体木块下表面所受的压强P
甲
、
P
乙，以及A和B两容器底部所受的压力F
A
、F
B
的关系是（）
A．P
甲＜P
乙
F
A
＜F
B
B．P
甲
=P
乙
F
A
＞F
B
C．P
甲=P
乙
F
A
＜F
B
D．P
甲
=P
乙
F
A
=F
B
二．填空题（共3小题）
15．如图所示，一个半球形物体浸没在水中，受到水向下的压力30牛，半球受到水
施加的浮力为80牛，则半球便受到水向上的压力为牛．
16．小明同学在学习“浮力”知识时，利用烧杯、细线、乒乓球等器材做了如下实验：
在一烧杯底部系上一乒乓球，接着向烧杯中倒入水，然后再将烧杯斜放到木块上，实
验现象如图所示．
由（a）与（b）比较可得：；
由（b）与（c）比较可得：．
17．如图所示，在弹簧测力计的挂钩下悬挂一个盛有水的小水桶，用一细线栓一铁球，当用手提细线上端将小球从空气中缓慢浸没在水中，使其静止，且不与桶壁、桶底接触，水未溢出；此时弹簧测力计的示数会．（填“增大”、“减小”或“不变”）
三．实验探究题（共1小题）
18．如图所示，把一个底面积为S，高为l的长方体浸没在密度为ρ的液体中，
上、下表面分别距液面为h
1和h
2
，因为液体内部存在压强，所以长方体各表面都
受到液体的压力．
（1）分析图中长方体的受力情况，其受到浮力的原因是，浮力的方向是．
（2）大量的实验结果表明：“浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力”．请从浮力产生原因的角度推导出这一结论．
四．计算题（共1小题）
19．如图所示，将长方体物块A完全浸没在水中，此时弹簧测力计的示数为10N，若物块上、下表面所受水的压力分别为18N和23N，则物块A的质量是多少kg？（g=10N/kg）
五．解答题（共11小题）
20．浸在液体里的物体要受到液体对它的浮力的作用，那么，浮力是如何产生的呢？
物理上研究问题往往从最简单的问题入手．设想有一个边长为L的正方体浸没在密度是
ρ的液体中，如图所示．由于前后两侧面（左右两侧面）在液体中的深度相等，受到的
液体的压强也相等，因此受到的压力相等，作用效果相互抵消．而上下两表面却不同：
上表面受到的液体压强为p
上= ，受到的压力为F
上
= ；
下表面受到的液体压强为p
下= ，受到的压力为F
下
= ．因此液体会对正
方体产生一个向上的和向下的压力的差F
差
= ．实际上，这个压力差就是液体
对正方体的浮力．
21．产生浮力的原因：如图浸入液体中的物体的上下表面在液体中的深度不同，所受的压力不同（上
下表面积均为S），下表面受到向上压力F
向上，上表面受到向下压力F
向下
，因为F
向上
F
向下
，它们之
差就产生了浮力，F
浮=F
向上
﹣F
向下
，所以浮力方向是的．
22．如图，把一个底面积为S，高为h的长方体金属块用线拴住并浸没于容器内的水中（金属块上下
表面与水面平行），用刻度尺量出金属块上、下表面到水面的竖直距离分别为h
1、h
2
．试推导：金属
块浸没在水中时，上、下表面所受水的压力差等于其所受浮力．即：△F=F
浮
．
23．如图所示，一质量均匀分布的长方体浸没在密度为ρ
液
的液体中．已知长方体的高为h，底面积
大小为S，上表面所处深度为h
1，下表面所处深度为h
2
．
（1）分析说明长方体前后两表面所受合力的大小；
（2）结合本题，根据问题所受浮力产生的原因，推证阿基米德定理．
24．如图所示，取一只塑料饮料瓶，瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径，去掉瓶底，把一只乒乓球放在里面，从上面倒水，只见少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出，但乒乓球并不上浮；如果拧上瓶盖堵住下部流水处，立即看到乒乓球浮起．请对以上两个现象加以解释．
25．将大小两个可乐瓶的瓶底切割下来，在两个可乐瓶中各放上一个乒乓球．用细铁丝将两个可乐瓶组合在一起，小可乐瓶不拧瓶盖，大可乐瓶拧上瓶盖，放置在水平桌面上，如图甲所示．
（1）如图乙所示，馒慢往小可乐瓶中加水，水逐渐没过小可乐瓶中的乒乓球，部分水沿着小可乐瓶和乒乓球之间的缝隙流到大可乐瓶．随着小可乐瓶中的水不断流向大可乐瓶，大可乐瓶中的乒乓球浮了起来，但小可乐瓶中的乒乓球却没有向上浮起．请你分析说明大可乐瓶中的乒乓球上浮的原因．（2）继续向小可乐瓶中加水，也可以直接向大可乐瓶中加水．终于，小可乐瓶中的乒乓球也浮起来了，如图丙所示，当两个可乐瓶中的水都不再流动，液面静止时，两个可乐瓶中的水是否会相平？为什么？
习题精练参考答案
一．选择题（共14小题）
1．A；2．AB；3．C；4．B；5．BD；6．D；7．A；8．C；9．B；10．C；11．B；12．B；13．A；14．D；
二．填空题（共3小题）
15．110；16．浸在液体中的乒乓球受到液体对它向上的浮力的作用；浮力的方向是竖直向上的；17．增大；
三．实验探究题（共1小题）
18．上、下表面存在压力差；竖直向上；
四．计算题（共1小题）
19．解：物块A所受的浮力F浮=F下表面﹣F上表面=23N﹣18N=5N；
物块A的重力是G=F浮+G视=5N+10N=15N．
据G=mg得：
m===1.5kg．
答：物块A的质量是1.5kg．
五．解答题（共6小题）
20．ρgh；ρghL2；ρg（h+L）；ρg（h+L）L2；ρgL3；
21．＞；竖直向上；
22．解：推证过程如下：
由液体压强公式p=ρgh及压强公式的变形公式F=PS得：F1=p1S=ρ液gh1S，F2=p2S=ρ液gh2S，
△F=F2﹣F1=ρ液gh2S﹣ρ液gh1S=ρ液gS（h2﹣h1）=ρ液gSh=ρ液gV物=ρ液gV排=F浮
即△F=F浮．
23．（1）0．
（2）证明：由液体压强公式p=ρgh得，液体对这个长方体上表面的压强为p1=ρ液gh1，则液体对这个长方体上表面的压力F1=p1S=ρ液gh1S；
液体对这个长方体下表面的压强为：p2=ρ液gh2，则液体对这个长方体下表面的压力F2=p2S=ρ液gh2S．
长方体在液体中所受压力的合力（上下压力差）F=F2﹣F1=ρ液gh2S﹣ρ液gh1S=ρ液gS（h2﹣h1）=ρ液gSh=ρ液gV物，其合力的方向是竖直向上；
长方体浸没在此液体中所受浮力的大小F浮=ρ液gV排，因为是全部浸没，所以V物=V排．
所以长方体在液体中所受压力的合力（上下压力差）其与长方体浸没在此液体中所受浮力的大小相等，即F浮=ρ液gV排．
24．（1）当有水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出，乒乓球下面的水向下流，下表面受到的压力为0，上表面受到的水的压力不为0，受到的合力方向向下，乒乓球不能上浮；
（2）堵住下部流水处后，乒乓球浸没水中，乒乓球受到的浮力（上下表面产生了压力差）大于重力，所以乒乓球将上浮．
25．（1）大可乐瓶中的水逐渐增多，水对其中的乒乓球有向上的压力差，从而产生浮力，当浮力大于重力时，大可乐瓶中的乒乓球将上浮．
（2）会；因为两个可乐瓶上端开口、下部连通，它们构成了一个连通器，所以由连通器的特点可知，液面静止时，两个可乐瓶中的水会相平．。