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2023年初中物理:浮力计算的推导


    阿基在洗澡的时候就发现,物体所受的浮力就等于物体排出的液体所受的重力。
    即浮力=G排=m物g=ρ液V物g
    本着透过现象看本质的精神,就来杠一杠为什么浮力=G排
    1.浮力产生的原因
    “浮力产生的原因是压力差”——初中物理教材
    字面理解:压力差就是物体向上的压力和向下的压力的差值
    一般分为三种情况:物体漂浮,物体悬浮,物体沉底
    


    若物体为规则图形且底面与底面完全接触,则沉底的物体是不受浮力的。
    因为物体下方没有液体,所以物体没有液体对其产生向上的力,没有浮力。
    若物体处于平衡状态时,且处于漂浮或悬浮,则浮力=重力
    因为物体处于平衡状态,受平衡力,则重力=浮力
    2.压力差的计算
    我们知道压强=压力/受力面积——p=F/s
    变形可得压力=压强×受力面积——F=p×s
    以规则物体举例,如图所示,定义底面s1,顶面s2,物体高度h1,顶部到水面高度h2,物体底面到水面高度h3。
    


    ∵水平面液体压强p=ρgh
    ∴s1表面所受压强p1=ρgh2
    s2表面所受压强p2=ρgh3
    ∴压强差=p2-p1=ρgh3-ρgh2=ρg(h3-h2)=ρgh1
    ∵浮力=压力差=压强差×受力面积
    体积=底面积×高——V=s×h
    ∴浮力=压力差=ρgh1×s=ρgV物
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