Question

在研究物体的浮沉条件实验中，佘亮同学将一小球放入装有密度为1.1×10³kg/m³盐水的量筒中，小球恰好能处于悬浮状态，测得小球排开盐水的体积是50cm³．（g=10N/kg）
（1）求该小球所受重力；
（2）请说出使小球下沉的可行方案；
（3）若手持该小球浸没在清水中，请通过计算说明松手后小球的运动状态．

Answer 1

分析：（1）根据阿基米德原理算出小球的浮力；因为小球处于静止状态，所以小球所受的重力等于浮力；
（2）要让小球下沉，就需要使小球所受的浮力减小，当浮力小于重力时，小球就会下沉．根据阿基米德原理可知，在V_排不变的情况下，减小盐水的密度就可以减小小球的浮力，而要减小盐水的密度，应该给量筒中加水；
（3）根据阿基米德原理算出小球浸没在清水中所受的浮力，然后与它的重力比较，即可得出小球的运动状态．

解答：解：（1）根据阿基米德原理可知小球受到的浮力是：
F_浮=ρ_盐水gV_排=1.1×10³kg/m³×10N/kg×50×10^-6m³=0.55N．
∵小球处于悬浮状态：F_浮=G，
∴小球的重力G=0.55N．
（2）由题意知，要让小球下沉，就需要减小小球受到的浮力，当浮力小于重力时，鸡蛋就会下沉．
 根据阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知，物体在液体中所受的浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关．当V_排不变时，F_浮与ρ_液成正比，所以要减小小球的浮力，可减小盐水的密度，而要减小盐水的密度，应该向量筒中加水．当加水以后，盐水的密度就会减小，小球受到的浮力就会减小，小球就会下沉．
（3）小球浸没在清水中时，浮力为：F_浮′=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-5m³=0.5N．
∵F_浮′＜G，
∴则松手后小球会下沉．
答：（1）求该小球所受重力是0.55N；
（2）向量筒内加水并搅拌，直到小球下沉．
（3）若手持该小球浸没在清水中，松手后小球下沉．

点评：本题主要考查学生对物体浮沉条件和阿基米德原理的掌握，一定要牢记物体的浮沉条件：上浮，F_浮＞G；悬浮，F_浮=G；下沉，F_浮＜G．