Question

17．某一木塊的體積為200cm³，密度為0.8×10³kg/m³．把它浸沒(méi)在水中后放開(kāi)手，為什么木塊不能懸浮在水中？木塊最終漂浮在水面上靜止時(shí)，浸在水中的體積有多大？現(xiàn)在在木塊上放一重物，剛好使木塊全部浸沒(méi)，求此重物至少多重？（g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）計(jì)算出物體完全浸沒(méi)時(shí)的浮力大小，與重力比較，重力大于浮力則下沉；重力等于浮力則懸浮；重力小于浮力則上浮；
（2）根據(jù)V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$計(jì)算排開(kāi)水的體積；
（3）使木塊全部浸沒(méi)，根據(jù)木塊受到的浮力與木塊和重物的重力相等解答．

解答 解：（1）木塊的質(zhì)量：m=ρ_木V_木=0.8×10³kg/m³×200×10^-6m³=0.16kg；
木塊所受重力：G=mg=0.16kg×10N/kg=1.6N
當(dāng)物體完全浸沒(méi)時(shí)V_排=V_木，浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力：F_浮=ρ_水gV_木=1.0×10³kg/m³×10N/kg×200×10^-6m³=2N
則F_浮＞G，所以物體上浮，最終處于漂浮狀態(tài)，故不能懸��；
（2）當(dāng)物體靜止后，漂浮在水面上，則F_浮=G=1.6N；
由F_浮=ρ_液gV_排得：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.6N}{1.0×{10}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.6×10^-4m³；
（3）由于使木塊剛好全部浸沒(méi)，則木塊受到的浮力與木塊和重物的重力相等，
所以G_重=F_浮-G=2N-1.6N=0.4N．
答：（1）木塊浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力大于重力，受力不平衡，所以不能再水面下懸�。�
（2）木塊漂浮時(shí)浸在水中的體積是1.6×10^-4m³．
（3）此重物至少0.4N．

點(diǎn)評(píng) （1）掌握物體的浮沉條件，根據(jù)浮力與重力的關(guān)系，能夠判斷出物體的浮沉情況；
（2）掌握阿基米德原理公式，并能變形靈活應(yīng)用．