Question

2．某同學(xué)制作了如圖所示的潛水艇模型，其中試管中一側(cè)繞有鐵絲，以保持試管穩(wěn)定．試管內(nèi)有一定體積的水．
（1）若向左推注射器活塞，則潛水艇模型可以實(shí)現(xiàn)上�。ㄌ钌细�會(huì)下沉）．
（2）將水全部排空后潛艇總質(zhì)量為20克，浸沒(méi)在水中時(shí)排開水的體積為30cm³，潛艇如果要實(shí)現(xiàn)下沉至水面以下，試管中至少需要進(jìn)入水10克．

Answer 1

分析 （1）潛水艇原理：在同種液體里，排開液體體積不變，則浮力大小不變，而潛水艇的浮沉是通過(guò)改變潛水艇的自身重力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，潛水艇的自重是通過(guò)充水和排水來(lái)完成的．
（2）潛艇如果要實(shí)現(xiàn)下沉至水面以下，則其自身的重力要大于等于其所受的浮力才行．根據(jù)阿基米德原理求出其排水的質(zhì)量，可進(jìn)一步求出需要進(jìn)入水的質(zhì)量．

解答 解：（1）當(dāng)模型處于如圖所示的懸浮狀態(tài)時(shí)，當(dāng)他向左推動(dòng)活塞時(shí)，即試管中的氣體增加，試管中的水會(huì)減小，而模型自身重力減小，此時(shí)排開水的體積不變，即浮力不變，但重力減小，所以重力小于浮力，則模型會(huì)上浮．
（2）潛艇如果要實(shí)現(xiàn)下沉至水面以下，則應(yīng)使其自身的重力大于等于所受的浮力，即其排水的質(zhì)量與自身的總質(zhì)量至少要相等．
潛艇排水的質(zhì)量：m=ρV=1g/cm³×30cm³=30g，
試管中至少需要進(jìn)入水的質(zhì)量：m_水=m-m_試管=30g-20g=10g．
故答案為：（1）上��；（2）10．

點(diǎn)評(píng) 了解潛水艇模型的原理，能根據(jù)阿基米德原理和浮沉條件對(duì)其所受力的情況進(jìn)行分析和計(jì)算，是解答的關(guān)鍵．