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學到浮力,我們大都會感到一些困難,因為到了這裡,質量、密度、壓強、浮力綜合在一起,一方面,我們的基本功還不夠紮實,另一方面,我們解決這類問題也缺少方法和經驗,下面,亮子老師帶領大家一起研究一個有意思的典型問題。我想,這個問題對你學習這部分內容一定會有幫助!如圖:冰化成水後,容器底部受到的壓強如何變化?
這題說難不難,直接上答案:不變!
為什麼呢?這看似一個液體壓強的問題,但你沒有學習過阿基米德原理,解釋起來並不容易,hang!---
好,先上圖吧!
因為冰靜止地漂浮在水面上,這塊冰的重G冰與它排出的水重G排水都等於冰受到的浮力:
F浮=G冰(二力平衡條件)
F浮=G排水(阿基米德原理)
所以:
G冰=G排水
因為:G=mg
所以:m冰=m水
那麼,這塊冰化成的水無論從哪個方面說都等於它排開的水,所以冰若在水中直接熔化,不正好填平它所排開水的空間嗎?所以冰化了,水位並不會變化,容器底受到的壓強也就不變咯!
冰在水中不是露出一部分嗎?那麼問題來了:
1、這部分體積有多大?
2、這部分冰化成的水哪去了?
水面以上的部分體積有多大?
通過上面的分析可知:假如冰的質量是90g,那麼它排開的水也是90g!
那麼,根據密度的公式:ρ=m/v,又已知冰與水的密度分別是0.9g/cm3 、1g/cm3,可以算出冰的體積是100cm3、它排開水的體積是90cm3。也就是說冰會有90cm3浸在水中,10cm3露出水面。
總結:冰的密度是水的十分之九,它漂浮時浸在水中的部分就是它總體積的十分之九,露出十分之一,對於其它漂浮的物體(實心、均勻)也同樣有這樣的規律。
比如一個木塊漂浮在水面上:
G木=F浮=G排水
G木=m木g=ρ木v木g
G排水=m排水g=ρ水v排水g
由上得:ρ水v排水=ρ木v木
ρ木 : ρ水 = v排水 : v木
木塊的密度是水的3/5,它在水中的體積就是總體積的3/5,露出2/5。這樣,我們再去做下面這樣的題是不是很簡單啦啦啦...
1、密度為0.9g/cm3 的蠟塊放入水中,靜止後,它會露出總體積的 ,如果把露出水面的部分切去,它將 (懸浮,下沉,漂浮)。
2、一種密度很小的合金材料在水中漂浮會露出總體積的4/5,它的密度是 g/cm3。
答案: 1、 1/10 漂浮 2、0.2
水面上這部分冰化成的水哪去了?
由於冰化成水體積縮小,水面以下的冰化成水,體積小於它排開的水,上面的冰化成的水正好下去填平。
完美!完美!完美!
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