Question

如圖所示，滑輪下掛有兩實心鐵塊、鋁塊，當它們浸沒在水中時，恰好處于靜止狀態(tài)，若迅速移去盛水容器，則鐵塊、鋁塊的重力勢能發(fā)生怎樣的變化？

Answer 1

分析：分別對鐵塊和鋁塊進行受力分析，求出受到的拉力，由于使用的是定滑輪，兩邊的拉力相等，據(jù)此推導(dǎo)出受到的浮力大小關(guān)系；進一步推導(dǎo)出鐵塊重和鋁塊重的大小關(guān)系；再從重力勢能的影響因素得出鐵塊、鋁塊的重力勢能發(fā)生怎樣的變化．

解答：解：
如圖，鋁塊受到的拉力F_鋁=G_鋁-F_浮鋁=ρ_鋁V_鋁G-ρ_水V_鋁g=（ρ_鋁-ρ_水）V_鋁g，
鐵塊受到的拉力F_鐵=G_鐵-F_浮鐵=ρ_鐵V_鐵G-ρ_水V_鐵g=（ρ_鐵-ρ_水）V_鐵g，
由于使用的是定滑輪，當實心鐵塊、鋁塊浸沒在水中時，處于靜止狀態(tài)，則F_鋁=F_鐵，
即：（ρ_鋁-ρ_水）V_鋁g=（ρ_鐵-ρ_水）V_鐵g，
∵ρ_鋁＜ρ_鐵，
∴V_鋁＞V_鐵，
∵F_浮=ρ_水V_排g，
∴鋁塊受到的浮力大，
∵G_鋁-F_浮鋁=G_鐵-F_浮鐵，
∴G_鋁-G_鐵=F_浮鋁-F_浮鐵，
G_鋁＞G_鐵，
當兩物體同時從水取出時，不受浮力，鐵塊上升、鋁塊下降，所以鐵塊重力勢能增大、鋁塊重力勢能減�。�
答：鐵塊重力勢能增大、鋁塊重力勢能減�。�

點評：本題考查了重力勢能的大小變化，難點是利用阿基米德原理和力的平衡推導(dǎo)出兩金屬塊重力和受到浮力的大小關(guān)系．