學(xué)習(xí)了浮力知識后,幾乎所有的同學(xué)對木塊一定能浮在水面上深信不疑,唯獨小峰同學(xué)對此還有疑問.經(jīng)過一番爭論后,他找來一些器材做起了實驗…
(1)他將一個邊長為10cm、密度為0.6×103kg/m3的正方體木塊放入水槽中,然后加入5cm深的水.請你通過計算,判斷木塊是否能浮起來.
(2)繼續(xù)向水槽內(nèi)加水,直至水深為10cm.此時木塊能浮在水面上嗎?為什么?這時水對槽底的壓強(qiáng)有多大?
解:(1)已知正方體木塊邊長為10cm,則其體積為V
物=10cm×10cm×10cm=1×10
-3 m
3,
當(dāng)加入5cm深的水時,V
排=10cm×10cm×5cm=500cm
3=5×10
-4m
3,
則 F
浮=ρ
水gV
排=1000kg/m
3×5×10
-4m
3×9.8N/kg=4.9N,
G
木=mg=ρgV=0.6×10
3kg/m
3×9.8N/kg×1×10
-3 m
3=5.88N,
因為F
浮<G
木,所以不是漂浮.
答:此時木塊不能浮起來.
(2)如果木漂浮時 F
浮=G
木,則 ρ
水gV
排=ρ
木gV,
則V
排=
=6×10
-4 m
3=600cm
3,
則浸入水的深度h為
=6cm,
因為10cm>6cm,所以此時木塊能浮在水面上.
這時水對槽底的壓強(qiáng)P=ρgh=0.1m×1000kg/m
3×10N/kg=1000pa.
答:水深為10cm時木塊最后漂浮在水面上,對槽底的壓強(qiáng)為1000Pa.
分析:(1)根據(jù)物體的浮沉條件,F(xiàn)
浮=ρ
水gV
排求出浮力,根據(jù)木塊的密度和體積求出木塊的重力,然后比較即可,若浮力大于重力,則漂。
(2)繼續(xù)向水槽內(nèi)加水,利用木漂浮時 F
浮=G
木,求出浸入水的體積,然后可求出浸入水的深度h,將h與10cm比較即可,若小于10cm,則能漂浮,否則不能;再根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρgh即可求出水對槽底的壓強(qiáng).
點評:此題涉及到阿基米德原理,液體壓強(qiáng)的計算,物體的浮沉條件及其應(yīng)用等知識點,綜合性較強(qiáng),而且有一定的拔高難度,此題的關(guān)鍵是學(xué)生明確因為水的深度不夠,造成排開水的重力小于木塊的重力,所以木塊不能漂浮在水面上.