Question

9．把密度為0.6×10³kg/m³，邊長(zhǎng)為1dm的正方形木塊浸沒在水中，上表面距水面1dm，若繩子對(duì)木塊的拉力是4N，求木塊受到的浮力？（用三種方法 g=10N/kg）
（1）原理法；
（2）平衡法
（3）壓力差法．

Answer 1

分析 （1）已知邊長(zhǎng)為1dm的正方形木塊浸沒在水中，可求出其體積，V_排=V，利用阿基米德原理求物體受到的浮力．
（2）利用F_浮=G+F_拉求得銅塊受到的浮力．
（3）求出下表面處的深度，利用液體壓強(qiáng)公式求下表面受到的壓強(qiáng)，再利用F=pS求下表面受到的壓力，根據(jù)壓力差法（F_浮=F_下表面-F_上表面）求浮力．

解答 解：（1）原理法；
因木塊浸沒，所以V_排=V=（0.1m）³=1×10^-3m³，
木塊受到的浮力：
F_浮=ρgV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-3m³=10N．
（2）平衡法：
G_木=m_木g=ρ_木V=0.6×10³kg/m³×1×10^-3m³=6N，
因?yàn)槟緣K的密度小于水的密度，所以由力的平衡可得，木塊受到的浮力F_浮=G_木+F_拉=6N+4N=10N．
（3）壓力差法．
木塊的邊長(zhǎng)a=1dm=0.1m，
上下表面的面積S=0.1m×0.1m=0.01m²，
下表面處的深度：
h=1dm+0.1m=0.1m+0.1m=0.2m，
下表面受到的壓強(qiáng)：
p_下表面=ρgh_下表面=1×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2000Pa，
由p=$\frac{F}{S}$，可得，下表面受到的壓力：
F_下表面=p_下表面S=2000Pa×0.01m²=20N；
上表面處的深度：
h=1dm=0.1m，
上表面受到的壓強(qiáng)：
p_上表面=ρgh_上表面=1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1000Pa，
由p=$\frac{F}{S}$，可得，上表面受到的壓力：
F_上表面=p_上表面S=1000Pa×0.01m²=10N；
受到的浮力：
F_浮=F_下表面-F_上表面=20N-10N=10N．
答：木塊受到的浮力為10N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了密度公式、重力公式、液體壓強(qiáng)公式、固體壓強(qiáng)公式、阿基米德原理和稱重法求浮力的綜合應(yīng)用，關(guān)鍵是知道物體浸沒時(shí)排開水的體積和自身的體積相等．