Question

物理兴趣小组同学对物体的浮沉条件进行研究．在一个重为4N，底面积为200cm²的圆柱体薄壁玻璃容器底部，放一个边长为10cm的正方体物块，然后逐渐向容器中倒水（水始终未溢出）．通过测量容器中水的深度h，分别计算出该物块所受到的浮力F_浮，并绘制了如图所示的图象．请回答下列问题．
（1）分析图象可知，水的深度由0逐渐增加到8cm前的过程中，物块受到的浮力怎样变化？
（2）当容器中的水深超过8cm以后，物块处于什么状态？为什么？
（3）物块的密度是多少？

Answer 1

解：（1）由图象可知：水的深度由0逐渐增加到8cm的过程中，物块受到的浮力F_浮越来越大．
（2）水的深度增大到8cm后，物块受到的浮力不再发生变化，物块没有全浸入，所以物块处于漂浮状态；
（3）物块的体积：V=10cm×10cm×10cm=1×10^-3m³，
由图象可知，物块处于漂浮状态时G=F_浮=8N，
∵G=mg，
∴物体的质量m_物===0.8kg，
物体的密度ρ===800kg/m³．
答：（1）水的深度由0逐渐增加到8cm的过程中浮力变大；
（2）漂浮状态，从图可知，水到8cm时浮力不再增大，此时物体并没完全浸没水中，有部分体积露出水面；
（3）物块的密度是800kg/m³．
分析：（1）看懂图象中随着水的深度的增大物体受到的浮力的变化规律；
（2）物块的高为10cm，水的深度增大到8cm后，物块没有全浸入，物块受到的浮力不再发生变化，说明物块漂浮．
（3）确定了物块漂浮，便可由图象可得物体受到的浮力，而F_浮=G，可求物体重；再求出物体体积，利用重力公式和密度公式ρ=算出物体的密度．
点评：阅读图象，从中获取有用的数据是本题解决的关键．其中通过比较水深与物块边长判断物块的浮沉状况，决定了能否顺利求出物块的重力与密度，值得我们学习与借鉴．