在空气中用弹簧秤称得一金属球重15牛,把金属球浸没在水中时,弹簧秤的示数变为5牛.已知该金属的密度是2.0×103kg/m3,这个金属球是空心的还是实心的?如果是空心的,则空心部-物理
题文
在空气中用弹簧秤称得一金属球重15牛,把金属球浸没在水中时,弹簧秤的示数变为5牛.已知该金属的密度是2.0×103kg/m3,这个金属球是空心的还是实心的?如果是空心的,则空心部分的体积多大? |
答案
(1)金属球浸没在水中时,受到的浮力: F浮=G-F′=15N-5N=10N, ∵金属球浸没时排开水的体积和本身的体积相等, ∴由F浮=ρgV排可得,金属球的体积: V球=
(2)由G=mg可得,金属球的质量: m=
由ρ=
V金属=
∵V球>V金属, ∴这个金属球是空心的, 空心部分的体积: V空心=V球-V金属=1.0×10-3m3-7.5×10-4m3=2.5×10-4m3. 答:这个金属球是空心的,空心部分的体积为2.5×10-4m3. |
据专家权威分析,试题“在空气中用弹簧秤称得一金属球重15牛,把金属球浸没在水中时,弹..”主要考查你对 浮力及阿基米德原理 等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
浮力及阿基米德原理
考点名称:浮力及阿基米德原理
- 浮力:
(1)定义:浸在液体中的物体受到向上托的力叫做浮力。
(2)施力物体与受力物体:浮力的施力物体是液体 (或气体),受力物体是浸入液体(或气体)中的物体。
(3)方向:浮力的方向总是竖直向上的。
阿基米德原理:
(1)原理内容:浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
(2)公式:,式中ρ液表示液体的密度,V排是被物体排开的液体的体积,g取9.8N/kg。 - 浮力大小跟哪些因素:
有关浸在液体中的物体受到浮力的大小,跟物体浸入液体中的体积有关,跟液体的密度有关,跟物体浸入液体中的深度无关。跟物体本身密度大小无关。 - 阿基米德原理的五点透析:
(1)原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;二是物体的一部分体积浸入液体里,另一部分露在液面以上。
(2)G排指被物体排开的液体所受的重力,F浮= G排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。
(3)V排是表示被物体排开的液体的体积,当物体全部浸没在液体里时,V排=V物;当物体只有一部分浸入液体里时,则V排<V物。
(4)由可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。
(5)阿基米德原理也适用于气体,但公式中ρ液应该为ρ气。
控制变量法探究影响浮力大小的因素:
探究浮力的大小跟哪些因素有关时,用“控制变量法”的思想去分析和设计,具体采用“称量法”来进行探究,既能从弹簧测力计示数的变化中体验浮力,同时,还能准确地测出浮力的大小。
例1小明在生活中发现木块总浮在水面,铁块却沉入水底,因此他提出两个问题:
问题1:浸入水中的铁块是否受到浮力?
问题2:浮力大小与哪些因素有关?
为此他做了进一步的猜想,设计并完成了如图所示实验,
(1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数,说明浸入水中的铁块__(选填 “受到”或“不受到”)浮力;
(2)做___(选填字母)两次实验,是为了探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关;
(3)做(d)、(e)两次实验,是为了探究浮力大小与 __的关系。
解析(1)物体在水中时受到水向上托的力,因此示数会变小。
(2)研究浮力与深度的关系时,应保持V排和ρ液不变,改变深度。
(3)在V排不变时,改变ρ液,发现浮力大小改变,说明浮力大小与ρ液有关。
答案(1)受到(2)(c)、(d)(3)液体密度
公式法求浮力:
公式法也称原理法,根据阿基米德原理,浸入液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力(表达式为:F
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