Question

17．小涵同學(xué)非常喜歡物理，她利用手邊的橡皮泥可以完成很多小制作．她將一塊橡皮泥捏成邊長(zhǎng)為3cm，密度為2×10³kg/m³的一個(gè)立方體，浸入水中，發(fā)現(xiàn)其沉在水底．如果把這塊橡皮泥捏成一只小船，發(fā)現(xiàn)其漂浮在水面．
（1）請(qǐng)你幫助小涵計(jì)算橡皮泥沉在水底時(shí)受到的浮力大�。�
（2）請(qǐng)你幫助小涵計(jì)算橡皮泥漂浮在水面時(shí)排開(kāi)水的體積？
（3）密度大于水的橡皮泥在水中靜止時(shí)能夠漂浮水面．由此得到的啟示是：采用空心的方法可以增大物體的浮力．

Answer 1

分析 （1）浸沒(méi)在水中，根據(jù)邊長(zhǎng)求出物體體積，利用阿基米德原理即可求所受浮力；
（2）當(dāng)把這塊橡皮泥捏成一只小船，浮在水面，根據(jù)物體的漂浮條件浮力等于重力，所以求出物體的重力即可得知小船所受的浮力．再根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排公式變形可求得此時(shí)的小船排開(kāi)水的體積．
（3）采用空心的方法可以增大物體的浮力

解答 解：（1）因?yàn)橄鹌つ嘟�沒(méi)在水中，V_排=V_橡=（0.03m）³=2.7×10^-5m³；
F_浮=G_排=ρ_水g V_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2.7×10^-5m³=0.27N；
（2）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$得橡皮泥的質(zhì)量：
m=ρV=2×10³kg/m³×2.7×10^-5=0.054kg；
橡皮泥的重力：
G=mg=0.054kg×10N/kg=0.54N；
把橡皮泥捏成小船，橡皮泥漂浮時(shí)，根據(jù)二力平衡的條件，小船受到的浮力：F_浮=G_橡=0.54N；
由F_浮=ρ_水g V_排可得，此時(shí)的小船排開(kāi)水的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.54N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5.4×10^-5m³．
（3）橡皮泥實(shí)心時(shí)浸沒(méi)在水中浮力為0.27N，把橡皮泥捏成空心的小船的漂浮時(shí)的浮力為0.54N，故可以得出采用空心的方法可以增大物體的浮力．
答：（1）浸沒(méi)在水中時(shí)，它受到的浮力是0.27N；
（2）橡皮泥漂浮在水面時(shí)排開(kāi)水的體積為5.4×10^-5m³．
（3）采用空心的方法．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道關(guān)于浮力問(wèn)題的綜合計(jì)算題，解題的關(guān)鍵：一是掌握兩種浮力的計(jì)算方法（阿基米德原理、漂浮條件），二是用好“F_浮?V_排”（知道浮力求排開(kāi)水的體積，知道排開(kāi)水的體積求浮力）．