13.理论:浸在液体中的物体受到的浮力等于液体对物体表面压力的合力。如图所示,一个底面积为S,高为h的长方体浸没在密度为$\rho_{液}$的液体中。
(1)分析该物体侧面所受液体压力的合力$F_{合1}$的大小;
(2)求出该物体底面所受液体压力的合力$F_{合2}$的大小;
(3)结合以上结果,说明该理论分析与阿基米德原理的表述是否一致。

(1)分析该物体侧面所受液体压力的合力$F_{合1}$的大小;
(2)求出该物体底面所受液体压力的合力$F_{合2}$的大小;
(3)结合以上结果,说明该理论分析与阿基米德原理的表述是否一致。
答案
13.(1)0 (2)$\rho g h S$ (3)是一致的
[(1)分析物体的左、右侧面,两侧面所处液体深度相等,液体的密度相等,根据$p=\rho g h$可知,左、右两侧面受到液体的压强相等,即$p_{左}=p_{右}$,又因为两侧面面积相等,根据$p=\frac{F}{S}$可得$F=pS$,则两侧面受到的液体的压力相等,即$F_{左}=F_{右}$,所以物体左、右侧面所受液体压力的合力$F_1=F_{左}-F_{右}=0$,同理,前、后两个侧面受到的合力$F_2=0$,即$F_{合1}=F_1+F_2=0$;
(2)根据$p=\rho g h$,$p=\frac{F}{S}$得,$F=pS$,$F_{下}=p_{下}S=\rho_{液}(h_1+h)gS$,$F_{上}=\rho_{液}h_1gS$,物体底面所受液体压力的合力$F_{合2}=F_{下}-F_{上}=\rho_{液}(h_1+h)gS-\rho_{液}h_1gS=\rho_{液}gSh$;
(3)由(1)可知,长方形物体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,即可以相互抵消;由(2)可知,$V=V_{排}$,$m_{排}=\rho_{液}V_{排}$,则$F_{浮}=\rho_{液}gV=\rho_{液}gV_{排}=m_{排}g=G_{排}$,即浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力,这与阿基米德原理的表述是一致的。]
[(1)分析物体的左、右侧面,两侧面所处液体深度相等,液体的密度相等,根据$p=\rho g h$可知,左、右两侧面受到液体的压强相等,即$p_{左}=p_{右}$,又因为两侧面面积相等,根据$p=\frac{F}{S}$可得$F=pS$,则两侧面受到的液体的压力相等,即$F_{左}=F_{右}$,所以物体左、右侧面所受液体压力的合力$F_1=F_{左}-F_{右}=0$,同理,前、后两个侧面受到的合力$F_2=0$,即$F_{合1}=F_1+F_2=0$;
(2)根据$p=\rho g h$,$p=\frac{F}{S}$得,$F=pS$,$F_{下}=p_{下}S=\rho_{液}(h_1+h)gS$,$F_{上}=\rho_{液}h_1gS$,物体底面所受液体压力的合力$F_{合2}=F_{下}-F_{上}=\rho_{液}(h_1+h)gS-\rho_{液}h_1gS=\rho_{液}gSh$;
(3)由(1)可知,长方形物体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,即可以相互抵消;由(2)可知,$V=V_{排}$,$m_{排}=\rho_{液}V_{排}$,则$F_{浮}=\rho_{液}gV=\rho_{液}gV_{排}=m_{排}g=G_{排}$,即浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力,这与阿基米德原理的表述是一致的。]
14.阅读短文,回答问题。
放入水中的乒乓球在地球上和在太空中的现象一样吗?
如图所示为王亚平老师在空间站所开展的“浮力消失实验”,
当王亚平老师将乒乓球压入水中后,乒乓球并没有像在地面
上时浮出水面而是静止在原来的位置,因为此时乒乓球没有受到浮力的作用。
思考:地球附近的乒乓球受到浮力的原因是液体受到
液体中不同深度处产生的
的压力不同。但在空间站微重力环境下,重力可忽略,乒乓球各个表面受到水
的压强大小几乎为
中会停在原来的位置。
放入水中的乒乓球在地球上和在太空中的现象一样吗?
如图所示为王亚平老师在空间站所开展的“浮力消失实验”,
当王亚平老师将乒乓球压入水中后,乒乓球并没有像在地面
上时浮出水面而是静止在原来的位置,因为此时乒乓球没有受到浮力的作用。
思考:地球附近的乒乓球受到浮力的原因是液体受到
重力
作用,从而在液体中不同深度处产生的
压强
不同,使得浸在液体的物体受到向上和向下的压力不同。但在空间站微重力环境下,重力可忽略,乒乓球各个表面受到水
的压强大小几乎为
零
,所以浮力也就消失了。所以我们看到乒乓球在水中会停在原来的位置。
答案
14.重力 压强 零
[浮力产生的原因是液体受重力作用且具有流动性;同种液体,深度越深,压强越大;当重力消失时,液体内部压强消失,乒乓球各个表面受到水的压强大小相等,都为零。]
[浮力产生的原因是液体受重力作用且具有流动性;同种液体,深度越深,压强越大;当重力消失时,液体内部压强消失,乒乓球各个表面受到水的压强大小相等,都为零。]
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