学习了浮力知识后,几乎所有的同学对木块一定能浮在水面上深信不疑,唯独小峰同学对此还有疑问.经过一番争论后,他找来一些器材做起了实验…
(1)他将一个边长为10cm、密度为0.6×103kg/m3的正方体木块放入水槽中,然后加入5cm深的水.请你通过计算,判断木块是否能浮起来.
(2)继续向水槽内加水,直至水深为10cm.此时木块能浮在水面上吗?为什么?这时水对槽底的压强有多大?
【答案】
分析:(1)根据物体的浮沉条件,F
浮=ρ
水gV
排求出浮力,根据木块的密度和体积求出木块的重力,然后比较即可,若浮力大于重力,则漂浮.
(2)继续向水槽内加水,利用木漂浮时 F
浮=G
木,求出浸入水的体积,然后可求出浸入水的深度h,将h与10cm比较即可,若小于10cm,则能漂浮,否则不能;再根据液体压强公式p=ρgh即可求出水对槽底的压强.
解答:解:(1)已知正方体木块边长为10cm,则其体积为V
物=10cm×10cm×10cm=1×10
-3 m
3,
当加入5cm深的水时,V
排=10cm×10cm×5cm=500cm
3=5×10
-4m
3,
则 F
浮=ρ
水gV
排=1000kg/m
3×5×10
-4m
3×9.8N/kg=4.9N,
G
木=mg=ρgV=0.6×10
3kg/m
3×9.8N/kg×1×10
-3 m
3=5.88N,
因为F
浮<G
木,所以不是漂浮.
答:此时木块不能浮起来.
(2)如果木漂浮时 F
浮=G
木,则 ρ
水gV
排=ρ
木gV,
则V
排=
=6×10
-4 m
3=600cm
3,
则浸入水的深度h为
=6cm,
因为10cm>6cm,所以此时木块能浮在水面上.
这时水对槽底的压强P=ρgh=0.1m×1000kg/m
3×10N/kg=1000pa.
答:水深为10cm时木块最后漂浮在水面上,对槽底的压强为1000Pa.
点评:此题涉及到阿基米德原理,液体压强的计算,物体的浮沉条件及其应用等知识点,综合性较强,而且有一定的拔高难度,此题的关键是学生明确因为水的深度不够,造成排开水的重力小于木块的重力,所以木块不能漂浮在水面上.