Question

小明用一滿瓶純凈水和放在水平桌面上的海綿做實驗，研究“影響壓力作用效果的因素”，如圖所示．他從商標紙上查到這瓶水的“凈含量”是600mL（1mL=1cm³）；掂了掂同樣的空瓶確實很輕，重力可忽略不計；又測出瓶底面積為30cm²，瓶蓋面積為6cm²．根據小明收集的數據，g=10N/kg，請你解答：
（1）瓶子正放時對海綿的壓強是多少？
（2）要使瓶子倒放時對海綿的壓強與正放時相同，簡單的方法是什么？（不用計算，說出一種即可）
（3）小明若將這瓶純凈水從一樓拿到6米高的三樓教室里，小明對這瓶純凈水做了多少功？

Answer 1

解：（1）V=600ml=600×10^-6m³
∵ρ=，
∴這瓶純凈水的質量為：m_水=ρV=1×10³kg/m³×600×10^-6m³=0.6kg．
這瓶純凈水重為：G_水=m_水g=0.6kg×10N/kg=6N．
∵空瓶重力可忽略不計
∴瓶子正放時對海綿的壓力F=G_水=6N．
因此瓶子正放時對海綿的壓強為：p===2000Pa
（2）方法一：因為瓶子倒放和正放時對海面的壓力都等于瓶內水的重力，及壓力相同，所以要使瓶子倒放時對海綿的壓強與正放時相同，可把瓶子倒放在30cm²的很輕的硬墊片上．
方法二：瓶底面積30cm²是瓶是蓋面積6cm²的5倍，要使瓶子倒放時對海綿的壓強與正放時相同，可將瓶內的水變成原來的，即倒出的水．
（3）樓高h=6m，
∴對這瓶純凈水做的功W=G_水h=6N×6m=36J．
答：（1）瓶子正放時對海綿的壓強是2000Pa；
（2）把瓶子倒放在30cm²的很輕的硬墊片上（或倒出的水）；
（3）小明將這瓶純凈水從一樓拿到6米高的三樓教室里，小明對這瓶純凈水做了36J的功．
分析：（1）根據這瓶水的“凈含量”是600mL，可以求出水的質量，進而求出水的重力；空瓶重力忽略不計，因此瓶子正放時對海綿的壓力就等于水的重力；已知瓶底面積為30cm²，根據p=計算對海綿的壓強．
（2）壓強與壓力和受力面積兩個因素有關，減小壓強的方法：減小壓力或增大受力面積．
（3）克服重力做功，利用公式W=Gh計算．
點評：本題考查了壓強的計算、壓強大小的變化以及功的計算，考查的內容較多，屬于中考的熱點．