浅析“乒乓球贴地”实验中浮力的成因和启示
2021-05-14张立平张童语胡古今
物理通报 2021年5期
关键词:实验
张立平 张童语 冯 杰 胡古今 方 伟
(上海师范大学数理学院 上海 200234)
1 关于浮力的几点说明
1.1 浮力的定义
人民教育出版社出版的初中《物理》教材是这样定义浮力的[1]:浸在液体中的物体受到液体对它向上托的力,这个力叫做浮力.上海科技出版社出版的《初中物理》教材对浮力的定义有一定的扩展[2],即液体和气体对浸在其中的物体有竖直向上托的力,这个托力叫做浮力.尽管二者在定义的表达上有所差异,但本质上都是指物体受到的流体(液体和气体)对物体向上托的力,浮力的方向一定竖直向上,这是本文讨论的重点,后面将做具体的描述.
1.2 浮力产生的原因
人教版的初中《物理》教材对浮力产生的原因也进行了初步说明.考虑一个如图1所示的浸没在水中的正方体所受的浮力.根据液体内部压强的性质可知,液体内部向各个方向都有压强,且压强的大小与液体的密度和深度成正比,浸没在水中的正方体的每个表面都将受到水的压力作用.前后两个表面上一一对应的位置在水中所处的深度相同,受到的压力大小相等、方向相反,合力为零.左右两个表面的受力情况与前后两个表面的受力情形类似,水平方向上正方体受到的合压力为零.由于正方体上下两个表面在水中所处深度的不同,受到的压强不同,受到的压力也不同.设正方体下表面所处深度为h1,上表面所处深度为h2,此时下表面和上表面的压强分别为

图1 浸没在水……
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