Question

20．學習了浮力知識后，幾乎所有的同學對木塊一定能浮在水面上深信不疑，唯獨小華同學對此還有疑問，經(jīng)過一番爭論后，他找來一些器材做起了實驗．
（1）她將一個重為6N，邊長為10cm的正方體木塊放入水槽中，然后加入5cm深的水．結果發(fā)現(xiàn)木塊仍沉在水槽底，并沒有浮起來．
①加水過程中隨著水的深度的增加，木塊受到的浮力越來越大，水槽底部受到水的壓強越來越大（選填“大”或“小”）
②計算沒加水時，木塊對水槽底的壓強．
③計算此時木塊受到的浮力（g取10N/kg）
（2）小華繼續(xù)向水槽內加水木塊終于浮起來了，最后精止在水面上，請你計算水槽中加至多深時木塊開始上浮？

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排判斷木塊受浮力的變化；
根據(jù)p=ρgh判斷壓強的變化；
②根據(jù)p=$\frac{F}{S}$計算壓強的大小；
③根據(jù)題意求出排開水的體積，根據(jù)阿基米德原理求出木塊受到的浮力；
（2）根據(jù)物體的浮沉條件可知，當物體受到的浮力等于自身的重力時木塊開始上浮，根據(jù)阿基米德原理求出排開水的體積，進一步求出求出水的深度．

解答 解：（1）①隨著水的深度的增加，V_排增大，由F_浮=ρ_水gV_排可知，浮力增大；
水的深度增加，由p=ρ_水gh得，水對水槽底的壓強增大；
②木塊對水槽底的壓強p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{6N}{10×10×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=600Pa；
③已知正方體木塊邊長為10cm，
當加入5cm深的水時，V_排=10cm×10cm×5cm=500cm³=5×10^-4m³，
則 F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-4m³=5N；
（2）當F_浮=G=6N時，木塊開始上浮，
則h=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}gS}$=$\frac{6N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg×0.01{m}^{2}}$=0.06m=6cm．
答：（1）①大；大；②600Pa；③此時木塊受到的浮力為5N；
（2）水槽中的水加至6cm深時，木塊開始上�。�

點評 本題涉及到阿基米德原理計算、物體的浮沉條件及其應用等知識點，綜合性較強，而且有一定的拔高難度，此題的關鍵是學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．