Question

如圖所示，在空氣中，繩端用力F₁=60牛頓，可使物體勻速上升，把它浸沒在水中時，繩端用力F₂=50牛頓，可使物體勻速上升，則此物體的重力為________牛頓．物體在水中受到的浮力為________牛頓，物體的密度為________．（不計滑輪重力和摩擦）．

Answer 1

180    30    6×10³千克/米³
分析：由圖可知，此時吊著動滑輪的繩子段數(shù)：n=3，不計滑輪重與摩擦，說明是理想情況，結(jié)合題目中告訴的拉力F₁=60牛頓，利用滑輪組的省力公式，可以求得物體的重力．
利用物體浸入水中時的拉力F₂=50牛頓，可以求得此時的浸入水中的物體對動滑輪向下的拉力；再根據(jù)求得的物體的重力和物體對動滑輪拉力以及物體受到的浮力的關(guān)系，即可求得物體受到的浮力．
利用物體受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理可以求得物體的體積，在再利用物體的重力，即可求得物體密度．
解答：由題意知：n=3 F₁=60N F₂=50N g=10N/kg ρ_水=1×103kg/m³，
根據(jù)滑輪組的省力公式：F₁=G，可知物體重力：G=nF₁=3F₁=3×60N=180N．
同理：物體浸沒在水中時，此時物體對繩子的拉力F_拉=3F₂=3×50N=150N．
物體浸入水中時，物體受到的力：重力G、浮力F、繩子對它向上的拉力F_拉．
此時物體勻速上升，這三個力彼此平衡：G=F+F_拉．即180N=F+150N，所以物體受到的浮力F=30N．
根據(jù)阿基米德原理可以求得物體排開水的體積：V_排===3×10^-3m³，
因為物體浸沒在水中，所以V_物=V_排=3×10^-3m³，
物體的密度：ρ===6×10³kg/m³．
故答案為：180；30；6×10³kg/m³．
點評：當(dāng)物體浸入水中時，對此時的物體進行受力分析，明確物體受力的關(guān)系是解決此題的關(guān)鍵．