Question

物理興趣小組同學對物體的浮沉條件進行研究．在一個重為4N，底面積為200cm²的圓柱形薄壁玻璃容器底部，放一個邊長為10cm，的正方體物塊，然后逐漸向容器中倒水（水始終未溢出）．通過測量容器中水的深度h，分別計算出該物塊所受到的浮力F_浮，并繪制了如圖所示的圖象，請解答下列問題．
（1）分析圖象可知，水的深度由0逐漸增加到8cm的過程中物塊對容器底部的壓強又怎樣變化？
（2）將物塊取出后，若容器中水的重力為20N，此時容器對水平桌面的壓強是多少？
（3）物塊的密度是多少？

Answer 1

解：（1）由圖象可知：水的深度由0逐漸增加到8cm的過程中，物塊受到的浮力F_浮越來越大；
物體對容器底的壓力F=G-F_浮越來越小，物體與容器底的接觸面積S不變，
由壓強公式P=可知，物體對容器底的壓強變小．
（2）容器對水平桌面的壓力F′=G_水+G_容器=20N+4N=24N，容器對水平桌面的壓強P===1200Pa；
（3）由圖象可知，當水深度是8cm后，物體受到的浮力不再隨水深度的變化而變化，物體處于漂浮狀態(tài)，物體的重力G_物=F_浮=8N，∵G=mg，∴物體的質(zhì)量m_物===0.8kg，物體的密度ρ===800kg/m³．
答：（1）水的深度由0逐漸增加到8cm的過程中物塊對容器底部的壓強逐漸變小．
（2）將物塊取出后，若容器中水的重力為20N，此時容器對水平桌面的壓強是1200Pa．
（3）物塊的密度是800kg/m³．
分析：（1）看懂圖象中隨著水的深度的增大物體受到的浮力的變化規(guī)律，求出物體對容器底壓力如何變化，然后由壓強公式判斷物體對容器底的壓強如何變化；
（2）求出容器對桌面的壓力，然后由壓強公式求出容器對桌面的壓強．
（3）確定了物塊漂浮，便可根據(jù)圖中的浮力得出物塊的重力，再利用密度公式即可求出物塊的密度．
點評：閱讀圖象，從中獲取有用的數(shù)據(jù)是本題解決的關(guān)鍵．其中通過比較水深與物塊邊長判斷物塊的浮沉狀況，決定了能否順利求出物塊的重力與密度，值得我們學習與借鑒．