Question

【題目】昭陽(yáng)湖是興化人游泳的好去處，但這里也是發(fā)生溺水事故的高發(fā)水域．為安全起見(jiàn)，有經(jīng)驗(yàn)的游泳者常常要裝備一種被稱作“跟屁蟲(chóng)”的輔助裝備．“跟屁蟲(chóng)”由一個(gè)氣囊和腰帶組成，兩者之間由一根線連接．如圖A，正常游泳時(shí)，連線松馳，“跟屁蟲(chóng)”浮在水面，跟人如影相隨．體力不支時(shí)，可將氣囊壓入水中，這樣就可以起到很好的保護(hù)作用．如圖B為一“跟屁蟲(chóng)”的說(shuō)明書．（ρ水=1.0×103 kg/m3）求：
（1）人正常游泳，“跟屁蟲(chóng)”浮在水面時(shí)排開(kāi)水的體積；
（2）將氣囊全部壓入水中，由此可獲得的向上的力量；
（3）為了使“跟屁蟲(chóng)”在不慎被刺破后，仍能起到一定的保護(hù)作用，請(qǐng)對(duì)它的氣囊設(shè)計(jì)提一個(gè)合理的建議．

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖可知，跟屁蟲(chóng)的質(zhì)量為m=100g=0.1kg，

其重力為G=mg=0.1kg×10N/kg=1N；

跟屁蟲(chóng)漂浮在水中，受到的浮力等于重力；

由阿基米德原理可得，“跟屁蟲(chóng)”浮在水面時(shí)排開(kāi)水的體積為：

V排= = =1×10﹣4m3

（2）解：跟屁蟲(chóng)的體積為：V=0.4×0.3m×0.2m=0.024m3；

將氣囊全部壓入水中，此時(shí)“跟屁蟲(chóng)”受到的浮力為：

F浮'=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×0.024m3=240N；

由此可獲得的向上的力量為：F=F浮'﹣G=240N﹣1N=239N

（3）把內(nèi)部氣囊設(shè)計(jì)為多氣囊
【解析】（1）根據(jù)物體的浮沉條件和阿基米德原理分析；（2）求出跟屁蟲(chóng)的體積，根據(jù)阿基米德原理求出全部浸入時(shí)的浮力，浮力減去重力為獲得的向上的力量；（3）可以采用多個(gè)氣囊的方法．
【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用阿基米德原理，掌握阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開(kāi)的液體所受的重力．這個(gè)規(guī)律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排即可以解答此題．