Question

小明用一裝滿純凈水的瓶子和放在水平桌面上的海綿做實(shí)驗(yàn)，研究“影響壓力作用效果的因素”．如圖所示，他從商標(biāo)上查到這瓶水的“凈含量”是630mL；又測(cè)出瓶底面積為35cm²，瓶蓋面積為7cm²，空瓶的重力忽略不計(jì)，根據(jù)小明收集的數(shù)據(jù)，請(qǐng)你計(jì)算：（g取10N/kg）
（1）這瓶純凈水凈重多少？
（2）瓶子正放時(shí)對(duì)海綿的壓強(qiáng)是多少？
（3）要使瓶子倒放時(shí)對(duì)海綿的壓強(qiáng)與正放時(shí)相同，可以用什么方法？請(qǐng)通過計(jì)算說明．

Answer 1

分析：（1）凈含量指的就是瓶中水的體積，根據(jù)m=ρV求出瓶中水的質(zhì)量；再根據(jù)G=mg求出瓶中水的重力；
（2）瓶子正放在海綿上，海綿的受力面積就等于瓶底面積；海綿受到的壓力就等于瓶中水的重力（空瓶的重力不變）；根據(jù)P=

F

S

求出瓶子正放時(shí)對(duì)海綿的壓強(qiáng)；
（3）瓶子倒放時(shí)，海綿的受力面積等于瓶蓋面積，遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于瓶底面積，要讓此時(shí)壓強(qiáng)等于瓶子正放時(shí)的壓強(qiáng)，就要通過改變瓶子對(duì)海綿的壓力，即瓶中水的重力來實(shí)現(xiàn)；根據(jù)F=PS求出瓶子倒放時(shí)對(duì)海綿的壓力，也就是瓶中水的重力．

解答：解：（1）瓶中純凈水的質(zhì)量m=ρV=1.0×10³kg/m³×630×10^-6m³=0.63kg；
瓶中純凈水的重力G=mg=0.63kg×10N/kg=6.3N；
答：這瓶純凈水凈重6.3N．
（2）瓶子對(duì)海綿的壓力F=G=6.3N；
海綿的受力面積S=35cm²=35×10^-4m²；
瓶子正放時(shí)對(duì)海綿的壓強(qiáng)P=

F

S

=

6.3N

35×10-4m2

=1.8×10³Pa；
答：瓶子正放時(shí)對(duì)海綿的壓強(qiáng)是1.8×10³Pa．
（3）瓶子倒放時(shí)海綿的受力面積S′=7cm²=7×10^-4m²；
要使瓶子倒放時(shí)的壓強(qiáng)等于正放時(shí)的壓強(qiáng)，瓶中水的重力G′=F′=PS′=1.8×10³Pa×7×10^-4m²=1.26N；
瓶中水的質(zhì)量m′=

G′

g

=

1.26N

10N/kg

=0.126kg；
答：要使瓶子倒放時(shí)對(duì)海綿的壓強(qiáng)與正放時(shí)相同，可以倒出一部分水，使瓶中水的質(zhì)量為0.126kg．

點(diǎn)評(píng)：此題考查的是密度、重力和壓強(qiáng)的計(jì)算；
難點(diǎn)是第三問，我們要根據(jù)正放時(shí)的壓強(qiáng)求出倒放時(shí)的壓力，繼而求出瓶中水的重力、質(zhì)量．