在研究物体的浮沉条件实验中,佘亮同学将一小球放入装有密度为1.1×103kg/m3盐水的量筒中,小球恰好能处于悬浮状态,测得小球排开盐水的体积是50cm3.(g=10N/kg)
(1)求该小球所受重力;
(2)请说出使小球下沉的可行方案;
(3)若手持该小球浸没在清水中,请通过计算说明松手后小球的运动状态.
解:(1)根据阿基米德原理可知小球受到的浮力是:
F浮=ρ盐水gV排=1.1×103kg/m3×10N/kg×50×10-6m3=0.55N.
∵小球处于悬浮状态:F浮=G,
∴小球的重力G=0.55N.
(2)由题意知,要让小球下沉,就需要减小小球受到的浮力,当浮力小于重力时,鸡蛋就会下沉.
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,物体在液体中所受的浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关.当V排不变时,F浮与ρ液成正比,所以要减小小球的浮力,可减小盐水的密度,而要减小盐水的密度,应该向量筒中加水.当加水以后,盐水的密度就会减小,小球受到的浮力就会减小,小球就会下沉.
(3)小球浸没在清水中时,浮力为:F浮′=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×5×10-5m3=0.5N.
∵F浮′<G,
∴则松手后小球会下沉.
答:(1)求该小球所受重力是0.55N;
(2)向量筒内加水并搅拌,直到小球下沉.
(3)若手持该小球浸没在清水中,松手后小球下沉.
分析:(1)根据阿基米德原理算出小球的浮力;因为小球处于静止状态,所以小球所受的重力等于浮力;
(2)要让小球下沉,就需要使小球所受的浮力减小,当浮力小于重力时,小球就会下沉.根据阿基米德原理可知,在V排不变的情况下,减小盐水的密度就可以减小小球的浮力,而要减小盐水的密度,应该给量筒中加水;
(3)根据阿基米德原理算出小球浸没在清水中所受的浮力,然后与它的重力比较,即可得出小球的运动状态.
点评:本题主要考查学生对物体浮沉条件和阿基米德原理的掌握,一定要牢记物体的浮沉条件:上浮,F浮>G;悬浮,F浮=G;下沉,F浮<G.