浮力產生的原因講義

2024年2月16日發(作者：自由作文)

浮力產生的原因

【知識點的認識】

浸在液體或氣體里的物體受到液體或氣體向上托的力叫做浮力浮力的產生原因是因為物體下表面受到向上的壓力大于物體上表面受到的向下的壓力．

假設物體為一正方體，浸沒在液體（或氣體）中，正方體的上表面與液體（或氣體）表面相平，

這時正方體的六個表面都受到液體（或氣體）的壓力作用如右圖：

正方體的前面和后面、左面和右面，處在液體（或氣體）中的同一深度處．

則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．

即正方體的前面和后面受到的壓力、左面和右面受到的壓力是平衡力，合力為零．

而上、下表面都受到液體（或氣體）的壓力，由于上下表面所處的深度不同，

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

∴下表面受到液體（或氣體）的壓力比上表面大，其合力F合=F下﹣F上．

由此可知物體受到液體（或氣體）對它的上、下表面的壓力的合力，這個合力就叫浮力．

【解題方法點撥】

理解上下表面的壓力差利用總結的公式解題：F 浮=F下表面﹣F上表面．

習 題 精 練

一．選擇題（共14小題）

1．王老師用自制教具演示了如下實驗：將一只去蓋、去底的飲料瓶的瓶口朝下，把乒乓球放入瓶內并注水，看到有少量水從瓶口流出，此時乒乓球靜止（如圖所示），然后用手堵住瓶口，一會兒乒乓球浮起來了，以下分析正確的是（ ）

A．乒乓球在圖中位置靜止時沒有受到浮力作用

B．乒乓球上浮過程中，受到的浮力始終不變

C．乒乓球上浮過程中，受到的液體壓強保持不變

D．乒乓球在圖中位置靜止時，是由于受到大氣壓的作用

2．下列說法中正確的是（ ）

A．輪船從河里開到海里時，所受浮力不變

B．浮力產生的原因是液體或氣體對物體向上和向下的壓力差

C．浮力的方向總是豎直向下的

D．能在酒精中懸浮的蠟塊切成大小不同的兩塊，大塊下沉，小塊上浮

3．如圖所示，體積相同的甲、乙、丙、丁四個小球放在水中靜止，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、丁四個球都受浮力

D．條件不足，無法判斷

4．物塊浸沒在液體中，受到液體對它向上、向下的壓力分別為15牛、5牛，其受到浮力的大小為（ ）

A．5牛 B．10牛 C．15牛 D．20牛

5．如圖，將兩個同樣形狀的長方體分別水平與豎直放置在盛水的容器中，則兩個長方體所受到的（ ）

A．上下壓強差相等，浮力不等 B．上、下壓強差不等，浮力相等

C．上下壓強差不等，浮力不等 D．上下壓力差相等，浮力相等

6．如圖所示，A漂浮在水面上，B懸浮在水中靜止，C沉入水底，D是容器自身凸起的一部分，關于它們所受浮力的情況說法錯誤的是（ ）

A．A物體一定受浮力 B．B物體一定受浮力

C．C物體一定受浮力 D．D物體一定受浮力

7．如圖所示將一個乒乓球放入剪成漏斗狀的可樂瓶，將瓶口堵住，乒乓球半徑稍大于瓶口半徑，向瓶內倒水，對乒乓球所受力的分析正確的是（ ）

A．重力、壓力、支持力 B．浮力、壓力、支持力

C．重力、支持力、浮力 D．重力、浮力、壓力

8．圖所示，一個體積為V重為G的金屬圓柱體掛在彈簧測力計上（圓柱體底面與水面平行），手提彈簧測力計使圓柱體浸入水中處于靜止狀態．圓柱體上表面受到水向下的壓力為F1，圓柱體下表面受到水向上的壓力為F2，圓柱體受到的浮力為F浮，測力計的示數為T，則下列表達式正確的是（ ）

A．G=T+F2 B．F2=ρ水gV C．F浮=F2﹣F1 D．F2=G+F1

9．一長方體鋁塊，在水里漫漫下沉，下沉過程鋁塊上表面總保持水平．

（1）當鋁塊上表面沒入水面下沉到某位置時，上表面受到水的壓力為14N，下表面受到水的壓力為19N；（2）當鋁塊再下沉到另一更深位置時，上表面受到的壓力增大為21N時，下表面受到的壓力是（ ）

A．21 N B．26 N C．35 N D．40N

10．如圖所示，用細繩將一物體系在容器底部，若物體所受浮力為10N，上表面受到水向下的壓力為4N，則物體下表面受到水向上的壓力為（ ）

A．4N B．6N C．14N D．7N

11．一只水桶裝滿水，總重為60牛，其中空桶重20牛，用這個水桶從井里提水，當水桶尚未露出水面之前，人所用的拉力為（ ）

A．40N B．小于20牛 C．0牛 D．等于20牛

12．在某次實驗操作時，小剛在一方形水槽底部系住一細棉線，細棉線另一端系一乒乓球，乒乓球完好，再將水槽靜放在斜面上（斜面放置于水平地面上靜止），然后，他向水槽中加水，待水足夠多時，他觀察到的現象與下列那幅圖一致（ ）

A． B． C． D．

13．如圖所示，一個重為G的錐形物體P浸沒在水中，它受到豎直向下的水的壓力為F1，受到豎直向上的水的壓力為F2，則（ ）

A．F1＜F2 B．F1＞F2

C．F1=F2 D．無法確定F1和F2的大小

14．在兩個完全相同的容器A和B中分別裝有等質量的水和酒精（p水＞p酒精），現將兩個完全相同的長方體木塊甲和乙分別放到兩種液體中，如圖所示，則此時甲和乙長方體木塊下表面所受的壓強P甲、P乙，以及A和B兩容器底部所受的壓力FA、FB的關系是（ ）

A．P甲＜P乙 FA＜FB B．P甲=P乙 FA＞FB

C．P甲=P乙 FA＜FB D．P甲=P乙 FA=FB

二．填空題（共3小題）

15．如圖所示，一個半球形物體浸沒在水中，受到水向下的壓力30牛，半球受到水施加的浮力為80牛，則半球便受到水向上的壓力為 牛．

16．小明同學在學習“浮力”知識時，利用燒杯、細線、乒乓球等器材做了如下實驗：在一燒杯底部系上一乒乓球，接著向燒杯中倒入水，然后再將燒杯斜放到木塊上，實驗現象如圖所示．

由（a）與（b）比較可得： ；

由（b）與（c）比較可得： ．

17．如圖所示，在彈簧測力計的掛鉤下懸掛一個盛有水的小水桶，用一細線栓一鐵球，當用手提細線上端將小球從空氣中緩慢浸沒在水中，使其靜止，且不與桶壁、桶底接觸，水未溢出；此時彈簧測力計的示數會 ．（填“增大”、“減小”或“不變”）

三．實驗探究題（共1小題）

18．如圖所示，把一個底面積為S，高為l的長方體浸沒在密度為ρ的液體中，上、下表面分別距液面為h1和h2，因為液體內部存在壓強，所以長方體各表面都受到液體的壓力．

（1）分析圖中長方體的受力情況，其受到浮力的原因是 ，浮力的方向是 ．

（2）大量的實驗結果表明：“浸在液體中的物體受到浮力的大小等于它排開液體所受的重力”．請從浮力產生原因的角度推導出這一結論．

四．計算題（共1小題）

19．如圖所示，將長方體物塊A完全浸沒在水中，此時彈簧測力計的示數為10N，若物塊上、下表面所受水的壓力分別為18N和23N，則物塊A的質量是多少kg？（g=10N/kg）

五．解答題（共11小題）

20．浸在液體里的物體要受到液體對它的浮力的作用，那么，浮力是如何產生的呢？

物理上研究問題往往從最簡單的問題入手．設想有一個邊長為L的正方體浸沒在密度是ρ的液體中，如圖所示．由于前后兩側面（左右兩側面）在液體中的深度相等，受到的液體的壓強也相等，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為p上= ，受到的壓力為F上= ；

下表面受到的液體壓強為p下= ，受到的壓力為F下= ．因此液體會對正方體產生一個向上的和向下的壓力的差F差= ．實際上，這個壓力差就是液體對正方體的浮力．

21．產生浮力的原因：如圖浸入液體中的物體的上下表面在液體中的深度不同，所受的壓力不同（上下表面積均為S），下表面受到向上壓力F向上，上表面受到向下壓力F向下，因為F向上 F向下，它們之差就產生了浮力，F浮=F向上﹣F向下，所以浮力方向是 的．

22．如圖，把一個底面積為S，高為h的長方體金屬塊用線拴住并浸沒于容器內的水中（金屬塊上下表面與水面平行），用刻度尺量出金屬塊上、下表面到水面的豎直距離分別為h1、h2．試推導：金屬塊浸沒在水中時，上、下表面所受水的壓力差等于其所受浮力．即：△F=F浮．

23．如圖所示，一質量均勻分布的長方體浸沒在密度為ρ液的液體中．已知長方體的高為h，底面積大小為S，上表面所處深度為h1，下表面所處深度為h2．

（1）分析說明長方體前后兩表面所受合力的大小；

（2）結合本題，根據問題所受浮力產生的原因，推證阿基米德定理．

24．如圖所示，取一只塑料飲料瓶，瓶頸的截面直徑略小于乒乓球的直徑，去掉瓶底，把一只乒乓球放在里面，從上面倒水，只見少量水從乒乓球與瓶頸縫隙中流出，但乒乓球并不上浮；如果擰上瓶蓋堵住下部流水處，立即看到乒乓球浮起．請對以上兩個現象加以解釋．

25．將大小兩個可樂瓶的瓶底切割下來，在兩個可樂瓶中各放上一個乒乓球．用細鐵絲將兩個可樂瓶組合在一起，小可樂瓶不擰瓶蓋，大可樂瓶擰上瓶蓋，放置在水平桌面上，如圖甲所示．

（1）如圖乙所示，饅慢往小可樂瓶中加水，水逐漸沒過小可樂瓶中的乒乓球，部分水沿著小可樂瓶和乒乓球之間的縫隙流到大可樂瓶．隨著小可樂瓶中的水不斷流向大可樂瓶，大可樂瓶中的乒乓球浮了起來，但小可樂瓶中的乒乓球卻沒有向上浮起．請你分析說明大可樂瓶中的乒乓球上浮的原因．

（2）繼續向小可樂瓶中加水，也可以直接向大可樂瓶中加水．終于，小可樂瓶中的乒乓球也浮起來了，如圖丙所示，當兩個可樂瓶中的水都不再流動，液面靜止時，兩個可樂瓶中的水是否會相平？為什么？

習題精練參考答案

一．選擇題（共14小題）

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．填空題（共3小題）

15．110；16．浸在液體中的乒乓球受到液體對它向上的浮力的作用；浮力的方向是豎直向上的；17．增大；

三．實驗探究題（共1小題）

18．上、下表面存在壓力差；豎直向上；

四．計算題（共1小題）

19．解：物塊A所受的浮力F浮=F下表面﹣F上表面=23N﹣18N=5N；

物塊A的重力是G=F浮+G視=5N+10N=15N．

據G=mg得：

m===1.5kg．

答：物塊A的質量是1.5kg．

五．解答題（共6小題）

20．ρgh；ρghL2；ρg（h+L）；ρg（h+L）L2；ρgL3；

21．＞；豎直向上；

22．解：推證過程如下：

由液體壓強公式p=ρgh及壓強公式的變形公式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）證明：由液體壓強公式p=ρgh得，液體對這個長方體上表面的壓強為p1=ρ液gh1，則液體對這個長方體上表面的壓力F1=p1S=ρ液gh1S；

液體對這個長方體下表面的壓強為：p2=ρ液gh2，則液體對這個長方體下表面的壓力F2=p2S=ρ液gh2S．

長方體在液體中所受壓力的合力（上下壓力差）F=F2﹣F1=ρ液gh2S﹣ρ液gh1S=ρ液gS（h2﹣h1）=ρ液gSh=ρ液gV物，其合力的方向是豎直向上；

長方體浸沒在此液體中所受浮力的大小F浮=ρ液gV排，因為是全部浸沒，所以V物=V排．

所以長方體在液體中所受壓力的合力（上下壓力差）其與長方體浸沒在此液體中所受浮力的大小相等，即F浮=ρ液gV排．

24．（1）當有水從乒乓球與瓶頸之間的縫隙中流出，乒乓球下面的水向下流，下表面受到的壓力為0，上表面受到的水的壓力不為0，受到的合力方向向下，乒乓球不能上浮；

（2）堵住下部流水處后，乒乓球浸沒水中，乒乓球受到的浮力（上下表面產生了壓力差）大于重力，所以乒乓球將上浮．

25．（1）大可樂瓶中的水逐漸增多，水對其中的乒乓球有向上的壓力差，從而產生浮力，當浮力大于重力時，大可樂瓶中的乒乓球將上浮．

（2）會；因為兩個可樂瓶上端開口、下部連通，它們構成了一個連通器，所以由連通器的特點可知，液面靜止時，兩個可樂瓶中的水會相平．