Question

7．如圖，將一個(gè)質(zhì)量為0.8kg的木塊A放在水中漂浮，若給木塊施加一個(gè)豎直向下大小為12N壓力F₁，木塊剛好能浸沒(méi)在水中并靜止．（g=10N/kg）
（1）木塊受到的重力G_木．
（2）此時(shí)木塊受到的浮力F_浮．
（3）木塊的密度ρ_木．
（4）若施加一個(gè)豎直方向的力F₂，剛好使木塊$\frac{3}{10}$的體積浸沒(méi)在水中并靜止，求F₂的方向和大小．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)G=mg計(jì)算木塊受到的重力；
（2）根據(jù)平衡力的關(guān)系F_浮=F+G_木計(jì)算浮力；
（3）先計(jì)算木塊的體積V_木=V_排，再根據(jù)ρ_木=$\frac{m}{V}$計(jì)算木塊的密度；
（4）先計(jì)算木塊的浮力，根據(jù)受力分析確定需施加力的方向和大�。�

解答 解：（1）木塊受到的重力：G_木=mg=0.8kg×10N/kg=8N；
（2）當(dāng)木塊在12N壓力作用下浸沒(méi)水中并靜止時(shí)，
木塊受到的浮力：F_浮=F+G_木=12N+8N=20N；
（3）根據(jù)阿基米德原理，F(xiàn)_浮=ρ_水gV_排
木塊的體積：V_木=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{20N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-3m³，
木塊的密度：ρ_木=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.8kg}{2×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=0.4×10³kg/m³；
（4）當(dāng)木塊$\frac{3}{10}$的體積浸沒(méi)水中是所受浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水g$\frac{3}{10}$V_木=1.0×10³kg/m³×10N/kg×$\frac{3}{10}$×2×10^-3m³=6N，
需施加一個(gè)豎直向上的力，其大小為：F₂=G_木-F_浮′=8N-6N=2N
答：（1）木塊受到的重力8N；
（2）浸沒(méi)時(shí)木塊受到的浮力20N；
（3）木塊的密度0.4×10³kg/m³；
（4）F₂的方向豎直向上，其大小為2N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查重力的計(jì)算，阿基米德原理的應(yīng)用，物體浸在水中的受力分析，是一道綜合性很強(qiáng)的題．