(1)提问:浸没在液体中的立方体,放手后竖直
向上浮,它为什么不向左或向右,向前或向后运动?
分析:如图所示,根据液体内部压强的特点,立方体浸没在液体中,左右两个侧面和前后两个侧面相对应的部位,距液面的深度相同,液体对它们的压强相等。因而它的左右两侧面和前后两侧面,受到的压力大小相等、方向相反,彼此平衡。所以立方体不向前后、左右运动。 (2)提问:浸没在液体中的立方体上下表面所受水的压强是否相等?哪个大?为什么?立方体上下表面受到的压力如何计算?是否相等?哪个大?为什么?
分析:如图所示,由于立方体上、下两表面处的液体中不同深度,所受到的液体的压强不同,因受力面积相等,所以压力不相等。下表面所受到的竖直向上的压力[F向上=ρ下的压力[F向下=ρ
液
液
gh2S]大于上表面所受到的竖直向
gh1S],正是因为竖直方向的这个压力差,因而产
生了浮力,所以浮力的方向总是竖直向上的,即: F浮=F向上一F向下=ρ为立方体的体积)
液
gh2S-ρ
液
gh1S=ρ
液
g(h2-h1)S=ρ
液
gV(V即
总结:浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的。 注意:对浮力产生原因的说明如下
(1)当物体上表面露出液面时,F向下=0,则F浮=F向上。如:物体漂浮时,受到的浮力等于液体对它向上的压力。
(2)浸在液体中的物体不一定都受到浮力。如:桥墩、拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合,水对它向上的压力F向上=0,故物体不受浮力作用。可见产生浮力的必要条件是:F浮=F向上—F向下>0,即F向上>F向
下
。当F向上=0或F向上≤F向下时,物体不受浮力作用。
(3)同一物体浸没在液体的不同深度,所受的压力差不变,浮力不变。
(4)浮力的实质是液体对物体各个表面压力的合力。因此,在分析物体的受力情况时,浮力和液体产生的压力不能同时考虑。