Question

一個兒童練習(xí)游泳，他使用的游泳圈的體積是6.6×10^-3m³，當(dāng)游泳圈漂浮在水面上時，它浸在水中的體積是0.6×10^-3m³，則這個游泳圈此時所受的浮力是多少牛？當(dāng)游泳圈全部浸沒在水中時，游泳圈受水各個方向壓力的合力是多大？（不考慮游泳圈漂浮與浸沒時的形狀變化）（g=10牛/千克）

Answer 1

【答案】分析：物體浸在水中的體積即為排水體積，題中已知游泳圈的浸水體積，則我們可根據(jù)阿基米德原理求出游泳圈所受的浮力；
游泳圈浸沒在水中時，會受到各個方向水的壓力，其中向左、向右的壓力相互平衡，向前、向后的壓力相互平衡，只有向上、向下的壓力不平衡，向上的壓力大于向下的壓力，這兩個壓力的合力（壓力之差）其實就是游泳圈所受的浮力，所以要算游泳圈受水各個方向的壓力，其實就是求游泳圈浸沒在水中時所受的浮力．題中已知游泳圈的體積，則我們可根據(jù)阿基米德原理求出游泳圈浸沒在水中時所受的浮力．
解答：解：游泳圈漂浮時所受的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.6×10^-3m³=6N，
游泳圈浸沒在水中時所受的浮力：F_浮′=ρ_水gV_排′=1.0×10³kg/m³×10N/kg×6.6×10^-3m³=66N，
根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因F_浮=F_向上-F_向下可知，游泳圈受水各個方向壓力的合力即為浮力，所以合力是66N．
答：游泳圈漂浮在水面上時受到的浮力是6N．游泳圈全部浸沒在水中時，游泳圈受水各個方向壓力的合力是66N．
點評：本題考查了學(xué)生對阿基米德原理和浮力產(chǎn)生的原因的理解和應(yīng)用．關(guān)于考查浮力原因的題型并不多見，所以該題可以說是一個典型題．學(xué)習(xí)浮力知識時，最好能將阿基米德原理和浮力產(chǎn)生原因結(jié)合起來，達(dá)到融會貫通，要會用浮力產(chǎn)生原因推導(dǎo)阿基米德原理公式．