Question

物理興趣小組同學對物體的浮沉條件進行研究．在一個燒杯的底部，放置一個邊長為10cm的正方體物塊，然后逐漸向杯中倒水（水始終未溢出），如圖甲所示，通過測量燒杯中水的深度h，分別計算出該物塊所受的浮力F_浮，并繪制了如圖乙所示的圖象．問：
（1）當物塊受到的浮力為8N時，物塊處于什么狀態？物塊的重力是多少？
（2）物塊的密度是多大？
（3）當物塊受到的浮力為6N時，水對容器底部的壓強是多大？

Answer 1

【答案】分析：（1）觀察圖象中一開始的變化趨勢可以看出，浮力在逐漸增大；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；確定了物塊漂浮，便可根據圖中的浮力得出物塊的重力；
（2）知道了物塊的重力，利用G=mg求質量，求出物塊的體積，再利用密度公式即可求出物塊的密度；
（3）由圖乙可知當物塊受到的浮力為6N時水的深度h，利用液體壓強公式求水對容器底部的壓強．
解答：解：（1）讀圖可知，水深從0逐漸增加到8cm的過程中，物塊所受浮力是越來越大的，圖中當水深增至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；
因為物塊漂浮，所以G=F_浮=8N；
（2）物塊的質量：
m===0.8kg，
物塊的體積：
V=（10cm）³=1000cm³=0.001m³，
物塊的密度：
ρ_物===0.8×10³kg/m³；
（3）由圖乙可知，當物塊受到的浮力為6N時水的深度h=6cm=0.06m，
水對容器底部的壓強：
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.06m=600Pa．
答：（1）當物塊受到的浮力為8N時，物塊處于漂浮狀態，物塊的重力是8N；
（2）物塊的密度是0.8×10³kg/m³；
（3）當物塊受到的浮力為6N時，水對容器底部的壓強是600Pa．
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，這是本題的關鍵，值得我們學習與借鑒．