Question

某同學(xué)家里的方形玻璃魚(yú)缸內(nèi)徑長(zhǎng)80cm，寬40cm，高30cm，水深25cm，魚(yú)缸本身質(zhì)量為5kg，放在靠窗的水平臺(tái)面上．
（1）如圖1所示，有一束與水平面成30°角的光斜射入魚(yú)缸的水中，發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，請(qǐng)你畫(huà)出反射光線(xiàn)并標(biāo)出反射角度，并大致畫(huà)出折射光線(xiàn)的路徑．
（2）求魚(yú)缸中的水有多重？
（3）求此時(shí)臺(tái)面受到的壓強(qiáng)是多大？
（4）如圖2是某同學(xué)畫(huà)的在上、下溫度一致的湖水中，魚(yú)兒戲水時(shí)吐出小氣泡的情景．你覺(jué)得他畫(huà)的氣泡情況符合實(shí)際嗎？如果不符合，請(qǐng)根據(jù)你所學(xué)過(guò)的物理知識(shí)說(shuō)出正確的畫(huà)法（用簡(jiǎn)單的文字表述，不用畫(huà)圖），并說(shuō)明這樣畫(huà)的物理學(xué)根據(jù)．
正確畫(huà)法：
物理學(xué)根據(jù)：

Answer 1

解：
（1）入射光線(xiàn)與水平面成30°角，所以入射角為60°，根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角，即反射角為60°；光從空氣斜射入水，折射光線(xiàn)向法線(xiàn)偏折；
（2）魚(yú)缸中水的體積為
V=abh=0.8m×0.4m×0.25m=0.08m³
水的質(zhì)量為
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.08m³=80kg
水重為
G_水=mg=80kg×10N/kg=800N
（3）魚(yú)缸的重力為
G₀=m₀g=5kg×10N/kg=50N
臺(tái)面受到的壓力為
F=G₀+G_水=50N+800N=850N
魚(yú)缸與臺(tái)面的接觸面積為
S=ab=0.8m×0.4m=0.32m²
臺(tái)面受到的壓強(qiáng)為
P===2656.25Pa
（4）由液體壓強(qiáng)公式P=ρgh知，在水的密度一定時(shí)，壓強(qiáng)變化決定于水的深度．氣泡上升，深度減小，所以受到水的壓強(qiáng)減�。辉跍囟纫欢〞r(shí)，氣泡受到的壓強(qiáng)減小，體積會(huì)增大，所以上升過(guò)程中，氣泡應(yīng)該越來(lái)越大．
答：
（1）光的反射和折射傳播如右上圖：
（2）魚(yú)缸中的水重850N；
（3）此時(shí)臺(tái)面受到的壓強(qiáng)是2656.25Pa
（4）小氣泡應(yīng)該上大下小；液體內(nèi)部越淺處壓強(qiáng)越�。�
分析：（1）光線(xiàn)從空氣斜射到水面時(shí)，既發(fā)生反射，又發(fā)生折射．反射遵循反射定律，折射遵循折射規(guī)律．
（2）已知魚(yú)缸的長(zhǎng)、寬和水深，可以計(jì)算出水的體積V；利用公式m=ρV，能夠得出水的質(zhì)量m；最后公式G=mg就可以求出水重．
（3）已知魚(yú)缸的質(zhì)量，可以得到魚(yú)缸重，魚(yú)缸對(duì)水平臺(tái)的壓力等于魚(yú)缸和水的總重力；已知魚(yú)缸的長(zhǎng)和寬，可以得到底面積；利用公式P=計(jì)算臺(tái)面受到的壓強(qiáng)．
（4）氣泡在水中上升過(guò)程中，形狀是否變化及如何變化，取決于所受水的壓強(qiáng)變化，用公式P=ρgh分析．
點(diǎn)評(píng)：入射角、反射角、折射角分別是入射光線(xiàn)、反射光線(xiàn)、折射光線(xiàn)與法線(xiàn)的夾角，而不是三條光線(xiàn)與界面的夾角．