题文

2012年11月16日，我国第一艘配载直升机的渔政执法船310船开赴东海钓鱼岛等海洋执法，为我国渔民护渔护航，中国渔政310可以持续航行60昼夜，配备有两架载人质量为3850千克的船载Z-9A型直升机．该船部分技术数据如图12所示．（海水的密度为1.03×103kg/m3，g取10N/kg） 中国渔政310技术数据 排水量 2580吨 全长 108米 全宽 14米 燃料 柴油 最高速度 18节 续航距离 6000海里 （1）请你利用所给的数据计算渔政310船满载时排开海水的体积是多少立方米？若两架船载Z-9A型直升机都飞离了该船执行任务后，该船所受到的浮力为多少牛？ （2）试分析直升机飞离船后，船底所受海水的压强如何变化？并说明理由． （3）试分析该船在航行过程中的主要能量转化情况．

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）已知m排=2580t=2.58×106kg， 根据阿基米德原理F浮=G排，即ρ海V排g=m排g， ∴V排= m排 ρ海 = 2.58×106kg 1.03×103kg/m3 ≈2505m3； 因为船处于漂浮状态，则F浮=G总=m排g=2.58×106kg×10N/kg=2.58×107N； 直升机飞离后，船受到的浮力为F浮=G总-G机=2.58×107N-3850kg×10N/kg=2.57615×107N． （2）因为直升机飞离后，船受到的浮力减小，排开海水的体积减小，则船体上升，船底离水面的深度减小，由p=ρ液gh得船底受到的压强变小． （3）船是利用热机工作的，则利用燃料燃烧，产生热量，传递给工作物质，然后对外做功，获得机械能，所以能量转化过程是：化学能→内能→机械能． 答：（1）船满载时排开海水的体积是2505m3；若两架船载Z-9A型直升机都飞离了该船执行任务后，该船所受到的浮力为2.58×107N； （2）船底受到的压强变小；因为直升机飞离后，船受到的浮力减小，排开海水的体积减小，则船体上升，船底离水面的深度减小，由p=ρ液gh得船底受到的压强变小． （3）该船在航行过程中的主要能量转化情况是：化学能→内能→机械能．

据专家权威分析，试题“2012年11月16日，我国第一艘配载直升机的渔政执法船310船开赴东海..”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_浮=G_排=ρ_液gV_排)。此方法适用于所有浮力的计算。
  例1一个重6N的实心物体，用手拿着使它刚好浸没在水中，此时物体排开的水重是10N，则该物体受到的浮力大小为____N。
  解析由阿基米德原理可知，F_浮=G_排=10N。
  答案10
  
  实验法探究阿基米德原理:
       探究阿基米德原理的实验，就是探究“浮力大小等于什么”的实验，结论是浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。实验时，用重力差法求出物体所受浮力大小，用弹簧测力计测出排开液体重力的大小，最后把浮力与排开液体的重力相比较。实验过程中注意溢水杯中的液体达到溢口，以保证物体排开的液体全部流入小桶。