Question

物理興趣小組同學(xué)對(duì)物體的浮沉條件進(jìn)行研究．在一個(gè)燒杯的底部，放置一個(gè)邊長(zhǎng)為10cm的正方體物塊，然后逐漸向杯中倒水（水始終未溢出），如圖甲所示，通過測(cè)量燒杯中水的深度h，分別計(jì)算出該物塊所受的浮力F_浮，并繪制了如圖乙所示的圖象．問：
（1）當(dāng)物塊受到的浮力為8N時(shí)，物塊處于什么狀態(tài)？物塊的重力是多少？
（2）物塊的密度是多大？
（3）當(dāng)物塊受到的浮力為6N時(shí)，水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)是多大？

Answer 1

解：（1）讀圖可知，水深從0逐漸增加到8cm的過程中，物塊所受浮力是越來越大的，圖中當(dāng)水深增至8cm以后，浮力不再變化，且此時(shí)的水深小于物塊的邊長(zhǎng)10cm，因此，說明物塊處于漂浮狀態(tài)；
因?yàn)槲飰K漂浮，所以G=F_浮=8N；
（2）物塊的質(zhì)量：
m===0.8kg，
物塊的體積：
V=（10cm）³=1000cm³=0.001m³，
物塊的密度：
ρ_物===0.8×10³kg/m³；
（3）由圖乙可知，當(dāng)物塊受到的浮力為6N時(shí)水的深度h=6cm=0.06m，
水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)：
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.06m=600Pa．
答：（1）當(dāng)物塊受到的浮力為8N時(shí)，物塊處于漂浮狀態(tài)，物塊的重力是8N；
（2）物塊的密度是0.8×10³kg/m³；
（3）當(dāng)物塊受到的浮力為6N時(shí)，水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)是600Pa．
分析：（1）觀察圖象中一開始的變化趨勢(shì)可以看出，浮力在逐漸增大；從圖象看，當(dāng)水深達(dá)到8cm后，物塊的浮力不再增加，比較水深與物塊的邊長(zhǎng)可以看出它此時(shí)的浮沉狀況；確定了物塊漂浮，便可根據(jù)圖中的浮力得出物塊的重力；
（2）知道了物塊的重力，利用G=mg求質(zhì)量，求出物塊的體積，再利用密度公式即可求出物塊的密度；
（3）由圖乙可知當(dāng)物塊受到的浮力為6N時(shí)水的深度h，利用液體壓強(qiáng)公式求水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)．
點(diǎn)評(píng)：閱讀圖象，從中獲取有用的數(shù)據(jù)是本題解決的關(guān)鍵．其中通過比較水深與物塊邊長(zhǎng)判斷物塊的浮沉狀況，決定了能否順利求出物塊的重力與密度，這是本題的關(guān)鍵，值得我們學(xué)習(xí)與借鑒．