Question

在研究物體的浮沉條件實(shí)驗(yàn)中，佘亮同學(xué)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(cè)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(qǐng)說(shuō)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(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明松手后小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．

Answer 1

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(dāng)浮力小于重力時(shí)，雞蛋就會(huì)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(guān)．當(dāng)V_排不變時(shí)，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(yīng)該向量筒中加水．當(dāng)加水以后，鹽水的密度就會(huì)減小，小球受到的浮力就會(huì)減小，小球就會(huì)下沉．
（3）小球浸沒在清水中時(shí)，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(huì)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．
分析：（1）根據(jù)阿基米德原理算出小球的浮力；因?yàn)樾∏蛱幱陟o止?fàn)顟B(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(dāng)浮力小于重力時(shí)，小球就會(huì)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(yīng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查學(xué)生對(duì)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．