Question

在“想想做做”教学活动中，老师组织学生开展了用橡皮泥进行“造船”比赛活动．要求每个学生用一块质量为60g、密度为1.5×l0³ kg/m³的橡皮泥造一艘小船，然后把图钉或者螺母、沙粒等当做“货物”装进去，看谁的小船装载的“货物”最多，最后是小华同学造的小船以装载了100g的“货物”获胜，如图所示．求：（g取10N/kg）
（1）这块橡皮泥直接放入水中所受到的浮力．
（2）小华“造”的小船装载100g货物时受到的浮力．
（3）根据上面的计算，说一说用钢铁造的船能浮在水面上的道理．

Answer 1

分析：（1）知道橡皮泥的质量和橡皮泥的密度，利用密度公式求橡皮泥的体积，橡皮泥直接放入水中会下沉，排开水的体积等于橡皮泥的体积，利用阿基米德原理求橡皮泥受到的浮力；
（2）小船装载100g货物时，船漂浮，根据漂浮条件求船受到的浮力；
（3）浮力的大小和排开液体的体积有关，轮船采用“空心”的方法，是为了增大排开水的体积，从而增大可利用的浮力．

解答：解：（1）∵ρ=

m

v

，
∴橡皮泥的体积：
v=

m

ρ

=

60×10-3kg

1.5×103kg/m3

=4×10^-5m³，
∵橡皮泥在水中下沉，
∴排开水的体积：v_排=v=4×10^-5m³，
橡皮泥受到的浮力：
F_浮=ρgv_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×4×10^-5m³=0.4N；
（2）G_总=G_物+G_船=m_物g+m_船g=0.1kg×10N/kg+0.06 kg×10N/kg=1.6N，
∵小船漂浮
∴F_浮=G_总=1.6N；
（3）用钢铁造的船是空心的，增大了排开水的体积，增大了浮力，使船能浮在水面上．
答：（1）这块橡皮泥直接放入水中所受到的浮力为0.4N；
（2）小华“造”的小船装载100g货物时受到的浮力为1.6N；
（3）用钢铁造的船是空心的，增大了排开水的体积，增大了浮力，使船能浮在水面上．

点评：本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用，涉及到利用“空心”的方法增大浮力，利用好“橡皮泥在水中排开水的体积等于橡皮泥的体积”这一隐含条件．