Question

某校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的圆柱形薄壁玻璃容器底部，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．请你解答下列问题（g取10N/kg）．
（1）分析图象可知，水的深度由0逐渐增加到8cm的过程中，物块受到的浮力越来越______，继续往容器中倒水，随着水的深度增加，水对容器底部的压强______．当水深增至8cm后，物块处于______（选填“漂浮”、“悬浮”或“下沉”）状态．
（2）物块的重力是多少？物块的密度是多少？
（3）当水的深度为4cm时，水对容器底的压强和木块对容器底的压强分别是多少？

Answer 1

解：（1）读图可知，水深从0逐渐增加到8cm的过程中，物块所受浮力是越来越大的；水的深度增加，底部所受压强会增大；图中当水深增至8cm以后，浮力不再变化，且此时的水深小于物块的边长10cm，因此，说明物块处于漂浮状态；
故答案为：大；增大；漂浮．
（2）因为物块漂浮，所以重力=浮力=8N，
物块的密度ρ_物====800kg/m³．
（3）水对容器底的压强P=ρgh=1.0×10³kg/m³×0.04m=400Pa，
由图象可得此时F_浮=4N，
木块对容器底的压力F=F_支=G-F_浮=8N-4N=4N，
木块对容器底的压强P===400Pa．
答：（2）物块的重力是8N；物块的密度是800kg/m³．
（3）当水的深度为4cm时，水对容器底的压强为400Pa；木块对容器底的压强是400Pa．
分析：（1）观察图象中一开始的变化趋势可以看出，浮力在逐渐增大．液体内部压强会随深度的增加而增大．从图象看，当水深达到8cm后，物块的浮力不再增加，比较水深与物块的边长可以看出它此时的浮沉状况；
（2）确定了物块漂浮，便可根据图中的浮力得出物块的重力，再利用密度公式即可求出物块的密度．
（3）根据P=ρgh可求水对容器底的压强；根据图象可知，当水的深度为4cm时的浮力，再根据F=F_支=G-F_浮可求出木块对容器底的压力，然后利用P=即可求出木块对容器底的压强．
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．