Question

【题目】如图所示，把一个底面积为S，高为l的长方体浸没在密度为ρ的液体中，上、下表面分别距液面为h1和h2 ， 因为液体内部存在压强，所以长方体各表面都受到液体的压力．

（1）分析图中长方体的受力情况，其受到浮力的原因是 ， 浮力的方向是 ．
（2）大量的实验结果表明：“浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力”．请从浮力产生原因的角度推导出这一结论．

Answer 1

【答案】
（1）上、下表面存在压力差；竖直向上
（2）

解：由液体压强公式p=ρgh及压强公式p= 得：

长方体上表面受到液体的压力：F1=p1S=ρ液gh1S；

长方体下表面受到液体的压力：F2=p2S=ρ液gh2S，

上、下两表面的压力差为：F2﹣F1=ρ液gh2S﹣ρ液gh1S=ρ液g（h2﹣h1）S．

长方体浸没在液体中，则长方体排开液体的体积：V排=V物=Sl=S（h2﹣h1），

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

【解析】解：据图可知，该长方体周围四个面的压强可以相互抵消，但上、下两面的压强不能相互抵消，下表面比较深，所受的液体压强大于上表面所受的液体压强，据公式F=pS可知，由于S相同，所以长方体下表面所受液体压力大于上表面所受液体的压力，故用下表面所受水的压力减去上表面所受水的压力就是浮力，其方向是竖直向上的；故浮力的产生原因是：上、下表面存在压力差；浮力的方向总是竖直向上的．
【考点精析】本题主要考查了浮力产生的原因的相关知识点，需要掌握浮力产生的原因：浸在液体中的物体受到液体对它向上的压力大于液体对它向下的压力．两个压力的合力就是浮力，浮力的方向是竖直向上的才能正确解答此题．