Question

物理兴趣小组同学对物体的浮沉条件进行研究．在一个烧杯的底部，放置一个边长为10cm的正方体物块，然后逐渐向杯中倒水（水始终未溢出），如图甲所示，通过测量烧杯中水的深度h，分别计算出该物块所受的浮力F_浮，并绘制了如图乙所示的图象．问：
（1）当物块受到的浮力为8N时，物块处于什么状态？物块的重力是多少？
（2）物块的密度是多大？
（3）当物块受到的浮力为6N时，水对容器底部的压强是多大？

Answer 1

解：（1）读图可知，水深从0逐渐增加到8cm的过程中，物块所受浮力是越来越大的，图中当水深增至8cm以后，浮力不再变化，且此时的水深小于物块的边长10cm，因此，说明物块处于漂浮状态；
因为物块漂浮，所以G=F_浮=8N；
（2）物块的质量：
m===0.8kg，
物块的体积：
V=（10cm）³=1000cm³=0.001m³，
物块的密度：
ρ_物===0.8×10³kg/m³；
（3）由图乙可知，当物块受到的浮力为6N时水的深度h=6cm=0.06m，
水对容器底部的压强：
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.06m=600Pa．
答：（1）当物块受到的浮力为8N时，物块处于漂浮状态，物块的重力是8N；
（2）物块的密度是0.8×10³kg/m³；
（3）当物块受到的浮力为6N时，水对容器底部的压强是600Pa．
分析：（1）观察图象中一开始的变化趋势可以看出，浮力在逐渐增大；从图象看，当水深达到8cm后，物块的浮力不再增加，比较水深与物块的边长可以看出它此时的浮沉状况；确定了物块漂浮，便可根据图中的浮力得出物块的重力；
（2）知道了物块的重力，利用G=mg求质量，求出物块的体积，再利用密度公式即可求出物块的密度；
（3）由图乙可知当物块受到的浮力为6N时水的深度h，利用液体压强公式求水对容器底部的压强．
点评：阅读图象，从中获取有用的数据是本题解决的关键．其中通过比较水深与物块边长判断物块的浮沉状况，决定了能否顺利求出物块的重力与密度，这是本题的关键，值得我们学习与借鉴．