Question

在研究物體的浮沉條件實驗中，佘亮同學將一小球放入裝有密度為1.1×10³kg/m³鹽水的量筒中，小球恰好能處于懸浮狀態(tài)，測得小球排開鹽水的體積是50cm³．（g=10N/kg）
（1）求該小球所受重力；
（2）請說出使小球下沉的可行方案；
（3）若手持該小球浸沒在清水中，請通過計算說明松手后小球的運動狀態(tài)．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)阿基米德原理算出小球的浮力；因為小球處于靜止狀態(tài)，所以小球所受的重力等于浮力；
（2）要讓小球下沉，就需要使小球所受的浮力減小，當浮力小于重力時，小球就會下沉．根據(jù)阿基米德原理可知，在V_排不變的情況下，減小鹽水的密度就可以減小小球的浮力，而要減小鹽水的密度，應該給量筒中加水；
（3）根據(jù)阿基米德原理算出小球浸沒在清水中所受的浮力，然后與它的重力比較，即可得出小球的運動狀態(tài)．

解答：解：（1）根據(jù)阿基米德原理可知小球受到的浮力是：
F_浮=ρ_鹽水gV_排=1.1×10³kg/m³×10N/kg×50×10^-6m³=0.55N．
∵小球處于懸浮狀態(tài)：F_浮=G，
∴小球的重力G=0.55N．
（2）由題意知，要讓小球下沉，就需要減小小球受到的浮力，當浮力小于重力時，雞蛋就會下沉．
 根據(jù)阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知，物體在液體中所受的浮力大小與液體的密度和排開液體的體積有關．當V_排不變時，F(xiàn)_浮與ρ_液成正比，所以要減小小球的浮力，可減小鹽水的密度，而要減小鹽水的密度，應該向量筒中加水．當加水以后，鹽水的密度就會減小，小球受到的浮力就會減小，小球就會下沉．
（3）小球浸沒在清水中時，浮力為：F_浮′=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-5m³=0.5N．
∵F_浮′＜G，
∴則松手后小球會下沉．
答：（1）求該小球所受重力是0.55N；
（2）向量筒內(nèi)加水并攪拌，直到小球下沉．
（3）若手持該小球浸沒在清水中，松手后小球下沉．

點評：本題主要考查學生對物體浮沉條件和阿基米德原理的掌握，一定要牢記物體的浮沉條件：上浮，F(xiàn)_浮＞G；懸浮，F(xiàn)_浮=G；下沉，F(xiàn)_浮＜G．