Question

【題目】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．

Answer 1

【答案】
（1）上、下表面存在壓力差；豎直向上
（2）

解：由液體壓強公式p=ρgh及壓強公式p= 得：

長方體上表面受到液體的壓力：F1=p1S=ρ液gh1S；

長方體下表面受到液體的壓力：F2=p2S=ρ液gh2S，

上、下兩表面的壓力差為：F2﹣F1=ρ液gh2S﹣ρ液gh1S=ρ液g（h2﹣h1）S．

長方體浸沒在液體中，則長方體排開液體的體積：V排=V物=Sl=S（h2﹣h1），

所以，結合浮力的產生原因有：F浮=F2﹣F1=ρ液g（h2﹣h1）S=ρ液gV排=m排g=G排．

【解析】解：據圖可知，該長方體周圍四個面的壓強可以相互抵消，但上、下兩面的壓強不能相互抵消，下表面比較深，所受的液體壓強大于上表面所受的液體壓強，據公式F=pS可知，由于S相同，所以長方體下表面所受液體壓力大于上表面所受液體的壓力，故用下表面所受水的壓力減去上表面所受水的壓力就是浮力，其方向是豎直向上的；故浮力的產生原因是：上、下表面存在壓力差；浮力的方向總是豎直向上的．
【考點精析】本題主要考查了浮力產生的原因的相關知識點，需要掌握浮力產生的原因：浸在液體中的物體受到液體對它向上的壓力大于液體對它向下的壓力．兩個壓力的合力就是浮力，浮力的方向是豎直向上的才能正確解答此題．