一道有爭議的浮力題目

浮力問題的核心就是阿基米德原理，它的表述是：浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開的液體所受的重力。用公式表示就是F浮=G排液=p液gV排。其中的“排開的液體”該如何理解呢？

以下是一道關于浮力的題目。

物理小組制作的潛水艇模型如下圖所示。通過膠管A從燒瓶中吸氣或向燒瓶中吹氣，就可使燒瓶下沉、上浮或懸浮。當燒瓶處于如圖所示的懸浮狀態時，若從A管吹氣，燒瓶將會（ ）

A、上浮，它受到的浮力增大；

B、下沉，它受到的浮力減小；

C、下沉，它受到的浮力不變；

D、上浮，它受到的浮力不變。

解析1：燒瓶處于懸浮狀態，F浮=G燒瓶。從A管中吹氣，燒瓶中的空氣變多，氣壓變大，把水從B管壓出，導致燒瓶中的水變少，使得燒瓶的重力變小。而根據阿基米德公式，F浮=G排液=p液gV排，燒瓶排開水的體積始終等于整個燒瓶的容積，浮力不變。因此吹氣后F浮＞G燒瓶。燒瓶上浮。本題答案為D。

解析2：燒瓶處于懸浮狀態，F浮=G燒瓶。從A管中吹氣，燒瓶中的空氣變多，氣壓變大，把水從B管壓出，導致燒瓶中的水變少，水位下降，使V排增大。根據阿基米德公式，F浮=G排液=p液gV排，浮力變大。而燒瓶自身的重力是不變的。（吹進去的空氣重力忽略不計）因此吹氣以后，F浮

＞G燒瓶。燒瓶上浮。本題答案為A。

我們知道潛水艇是利用改變自身重力來改變在水中的位置的，浸沒以后，由于潛水艇的容積不變，排開水的體積也不會變，因此浮力也不變。這樣看來，解析1才是正確的。

下面，我們來分析一下：

將一個燒杯倒扣在水槽中，使它懸浮。

圖1這種情況，燒杯排水的體積是哪一塊？顯然不是整個燒杯的容積，而是空氣所占的陰影區域的體積。因為燒杯中的水與外界是連通的。（如果不忽略玻璃的厚度，燒杯底部和燒杯壁所占的體積也要加進去。）

把燒杯改成燒瓶，情況完全相同。如圖2再給燒瓶加上一個穿了兩個孔的橡皮塞，插進兩根導管，制作成最終的潛水艇模型，如圖3。

只要燒瓶內部與外界始終連通，它排開水的體積仍然是內部空氣的體積。所以，燒瓶排開水的體積是會隨著內部水位的變化而變化的。因此，解析2是才正確的。

讓我們來看看真正的潛水艇是怎樣的？以下是一個簡易原理圖片。

潛水艇有一個進排水口，通過這個口進水或者排水，進水或者排水完畢以后，這個口就關閉，使潛水艇與外界不再連通，潛水艇內部的水，已經成為潛水艇自身的一部分，因此真正的潛水艇，浮力沒有改變，改變的是自身的重力。而圖1這個模型，雖然也能模擬潛水艇的升降，但是自身重力沒有變，改變的是排開水的體積，從而改變了浮力。所以用圖1來表示潛水艇模型并不是很準確。