Question

2．物理興趣小組同學對物體的浮沉條件進行研究，在一個重為4N，底面積為200cm²的圓柱形薄壁玻璃容器底部，放一個邊長為10cm的正方體物塊，然后逐漸向容器中倒水（始終未溢出）．通過測量容器中水的深度h，分別計算出該物塊所受到的浮力F浮，并繪制了如圖2所示的圖象．請你解答下列問題（g取10N/kg）．
（1）分析圖象可知，水的深度由0逐漸增加到8cm前的過程中，物塊受到浮力變大（變大、變小、不變，下同），這一過程中物塊對容器底部的壓強變小．
（2）當容器中水深達到12cm時，物塊處于什么狀態漂�。� 此時物塊受到的浮力為8N．
（3）通過計算得出物塊的密度是多少kg/m³？

Answer 1

分析 （1）看懂圖象中隨著水的深度的增大物體受到的浮力的變化規律，利用公式p=$\frac{F}{S}$判斷物塊對容器底部的壓強變化；
（2）從圖象看，當水深達到8cm后，物塊的浮力不再增加，比較水深與物塊的邊長可以看出它此時的浮沉狀況；然后根據圖象得出浮力大��；
（3）確定了物塊漂浮，便可根據圖中的浮力得出物塊的重力，再利用密度公式即可求出物塊的密度．

解答 解：（1）由圖象可知：水的深度由0逐漸增加到8cm的過程中，物塊受到的浮力越來越大；
物塊受到的浮力越來越大，對容器底的壓力越來越小，而受力面積不變，根據p=$\frac{F}{S}$可知物塊對容器底部的變��；
（2）由圖可知，當水深增至8cm以后，浮力不再變化，且此時的水深小于物塊的邊長10cm，因此，說明物塊處于漂浮狀態；
由圖象可知，此時物塊受到的浮力F_浮=8N；
（3）因為物塊漂浮，所以G=F_浮=8N，
根據G=mg和ρ=$\frac{m}{V}$可得，物塊的密度：ρ_物=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{g{L}^{3}}$=$\frac{8N}{10N/kg×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=0.8×10³kg/m³．
故答案為：
（1）變大；變��；
（2）漂��；8；    
（3）物塊的密度是0.8×10³kg/m³．

點評 閱讀圖象，從中獲取有用的數據是本題解決的關鍵．其中通過比較水深與物塊邊長判斷物塊的浮沉狀況，決定了能否順利求出物塊的重力與密度，值得我們學習與借鑒．