Question

（2004?海淀区）一个儿童练习游泳，他使用的游泳圈的体积是6.6×10^-3m³，当游泳圈漂浮在水面上时，它浸在水中的体积是0.6×10^-3m³，则这个游泳圈此时所受的浮力是多少牛？当游泳圈全部浸没在水中时，游泳圈受水各个方向压力的合力是多大？（不考虑游泳圈漂浮与浸没时的形状变化）（g=10牛/千克）

Answer 1

分析：物体浸在水中的体积即为排水体积，题中已知游泳圈的浸水体积，则我们可根据阿基米德原理求出游泳圈所受的浮力；
游泳圈浸没在水中时，会受到各个方向水的压力，其中向左、向右的压力相互平衡，向前、向后的压力相互平衡，只有向上、向下的压力不平衡，向上的压力大于向下的压力，这两个压力的合力（压力之差）其实就是游泳圈所受的浮力，所以要算游泳圈受水各个方向的压力，其实就是求游泳圈浸没在水中时所受的浮力．题中已知游泳圈的体积，则我们可根据阿基米德原理求出游泳圈浸没在水中时所受的浮力．

解答：解：游泳圈漂浮时所受的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.6×10^-3m³=6N，
游泳圈浸没在水中时所受的浮力：F_浮′=ρ_水gV_排′=1.0×10³kg/m³×10N/kg×6.6×10^-3m³=66N，
根据浮力产生的原因F_浮=F_向上-F_向下可知，游泳圈受水各个方向压力的合力即为浮力，所以合力是66N．
答：游泳圈漂浮在水面上时受到的浮力是6N．游泳圈全部浸没在水中时，游泳圈受水各个方向压力的合力是66N．

点评：本题考查了学生对阿基米德原理和浮力产生的原因的理解和应用．关于考查浮力原因的题型并不多见，所以该题可以说是一个典型题．学习浮力知识时，最好能将阿基米德原理和浮力产生原因结合起来，达到融会贯通，要会用浮力产生原因推导阿基米德原理公式．