初二物理题：浮力问题

Question

一圆柱容器高40cm，底面积为50cm²，杯中盛满水，放在一个溢水口上。若此时向水中投入一个实心的金属做的正方体，它的质量为7.9kg，排开的水的体积为1dm²，如图所示：（蓝色部分为水，红色的为正方体）

（1）金属块受到的浮力
（2）金属块对容器底部的压强
很想问一下，（1）中的金属块受浮力吗？
请各位物理学的好的好心人指点一下，不要乱答！！！
且物体是静止的

Answer 1

解答：1，受浮力，因为如果在这个时刻你把金属块内挖空，只有一个薄薄的金属壳。里面再充入空间（真空也行），这时候，它一定是会浮起来的，所以这个时候，它的浮力还是排水量的总重力。
F（浮）=V(金属块)*水的密度*g.
2：压强是压力在空间平面上的效应。P=F/S。S=金属块与底面接触的面积。F为金属块的重力减去浮力。
3，如果金属块的底面积完全接触，水没有办法浸入，并且金属块的形状完全是长方形（或者正方形，最好是梯形）这时候没有水中的压差这个时候，金属块与水容器成了一体，这个时候，没有一般意义上的浮力，只有水对金属块的压力，注：当金属块表面不竖直的，比如最左边的一个平面，只受到向右的压力，上边的平面受到向下的压力，底面只受到水容器的反作用力。浮力变成只有向下的压力，一般情况下，因为向下有压力（是水压造成的，大小可以用水压强和受力面的大小去计算），向上也有压力同时向上的比向下的大，才造成了浮力，这是水的特性，和重力的方向有关，和物体和形状也有关。你可以做实验感受一下，在接近底面的时候，你就知道了。不满意可以追问、追问

在你解答的1中，题目不是已经明确指出这是一个实心的金属正方体了吗？

追答

你好，那就按照3来解答这个题目。（我可能考虑太全面的，回答的123不是本题目中的1和2 大概为2种情况而已。）
这个块是不受浮力的，因为通过3（我上面回答的3）的分析，可知道金属块不受到向上的水压，而是底面对它的反作用力，但受到向下的水压，还有其它四个面的也受到水压，这些水压转换成力后（F=P*S）,没有向上的分量。查下浮力的概念，是上下两个水压差对物体作用后的结果，此问题中，向上的为0，所以，受浮力为0，如果死扣公式的话，就成了负数，计算方法为F=-P（水）*S(上表面)。
第二问中的这个压强大小是P=（F+mg）/S (下表面)。
不满意请再追问

Answer 2

1，已知条件没有提供物体是否和容器底部密合，所以可认为物体下表面存在液体。受浮力作用
F浮=ρ液gV排=1000*10*10^-3=10N
2,
F支+F浮=G
F支=79-10=69N
P=F/S=69/10^-2=6900Pa追问

尽管已知中没有给出，但是根据阿基米德原理，金属受9.8N浮力，但显然金属至少要受77.42N的浮力才能漂浮或悬浮，又因为物体是静止的，且为正方体，与其接触的是圆柱容器的底面，所以它们的接触面应该吻合，那么不是没有浮力，反而有向下的压力吗？

追答

1，已知条件没有提供物体是否和容器底部密合，所以可认为物体下表面存在液体。受浮力作用
F浮=ρ液gV排=1000*9.8*10^-3=9.8N
2,
F支+F浮=G
F支=77.42-9.8=67.62N
P=F压/S=67.62/10^-2=6762Pa
压力和支持力是一对相互作用力
F压=F支

追问

但显然它们是可以密合的啊，还有，压力和支持力不是平衡力，物体沉底后，重力和支持力平衡，水对金属上表面受有压强，但是物体下部分没有，所以会有向下的压力差，不是吗？哪里来的浮力？？？

追答

追问尽管已知中没有给出，但是根据阿基米德原理，金属受9.8N浮力，但显然金属至少要受77.42N的浮力才能漂浮或悬浮，又因为物体是静止的，且为正方体，与其接触的是圆柱容器的底面，所以它们的接触面应该吻合，那么不是没有浮力，反而有向下的压力吗？

你这不是已经承认了么？

追问

请看私信

追答

追问尽管已知中没有给出，但是根据阿基米德原理，金属受9.8N浮力：你这里承认有浮力！

在强调一下：
任何一个浮力题目，在没有强调密和的时候都是默认有液体在下表面，要受到浮力的！

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Answer 3

浮力产生原因是因为上下表面的压强差，从面产生的压力差。如果你这金属块与下底面紧密结合，又因为你这物块是标准的上下一样大，那么，下表面将不受到水对它的压强，也就不会产生向上的压力，也就不受浮力~反之，没有紧密结合，就会有浮力，而且浮力大小用阿基米德原理计算就OK。一般对于这些题目来说，如果紧密结合，题目中是会特别指出的~
1、F浮=ρ液gV排=1000*10*10^-3=10N

2、F支+F浮=G
F支=79-10=69N 根据作用力和反作用力，F压=F支
P=F/S=69/10^-2=6900Pa

Answer 4

（1 ） F浮=ρgν=1.0×10³kg／m³×10N/kg×10m﹣³=10N 金属块受浮力
（2）
P＝F/S
F=mg-F浮=7.9kg×9.8m/s-9.8N=67.62N
因为金属块是正方体，所以
V=d³=1dm³
d=1dm=0.1m
S＝d²=0.01m²
P=F÷S＝67.62÷0.01=6762pa追问

金属块为什么受浮力呢？？

追答

F浮=G空－G水
只要在水中与空气中的重力有差距就证明有浮力存在

Answer 5

(1)
F浮＝水的密度*重力加速度*排开水的体积＝10^3(kg/m3)*9.8（m/s2）*10^-3(m3)=9.8N.

(2)
金属块对底部的压强
P＝F/S
F=mg-F浮=7.9(kg)*9.8(m/s2)-9.8N=67.62N
因为金属块是正文体，所以
V=d^3=1dm^3
即
d=1dm=0.1m
底面积
S＝d^2=0.01m^2
由此可以得出
P=F/S＝67.62/0.01=6762(pa)

PS:（1）中的金属块是受浮力的，因为它浸在水里面，有排开水的体积。追问

根据阿基米德原理，金属受9.8N浮力，但显然金属至少要受77.42N的浮力才能漂浮或悬浮，又因为物体是静止的，且为正方体，与其接触的是圆柱容器的底面，所以它们的接触面应该吻合，那么不是没有浮力，反而有向下的压力吗？

追答

如果紧密接触，那么没有浮力
但一般是做不到的

在做题的时候没说紧密接触就要算浮力

Answer 6

排开的水的体积为1dm²错了，我当dm3
（1）F浮=1000*0.001*10=10N
(2)FN=7.9*10-10=69N
P=69/1=69N/m2追问

第二问好像错了，而且为什么有浮力呢？？？

追答

浮力是由压强差产生的，跟物体没关，只跟液体密度跟排开液体的体积有关