浅析“乒乓球贴地”实验中浮力的成因和启示

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……