Question

为迎接2008年奥运会，我国运动健儿正进行刻苦训练．一位质量为45kg的运动员在练习lOm跳台跳水时，某次向上跃起后在空中的最高点A距水面的高度为10.5m（如图所示）．假设运动员潜入水中的最大深度为3m，人的密度与水的密度相等（不考虑人的身高）．根据以上数据，求出三个未知的物理量．（p_水=1.0×lO³kg/m³）

Answer 1

分析：（1）根据运动员的质量，利用公式G=mg即可求出运动员的重力；
（2）运动员从跳台起跳的高度为A距水面的高度减去lOm跳台；
（3）根据液体压强公式将h=3m代入p=ρ_水gh即可；
（4）根据密度公式变形利用V=

m

ρ

即可求出运动员的体积；
（5）因为根据运动员潜入水中，所以它排开的水的体积即为运动员的体积，然后利用F_浮=G_排=ρ_水gV_排即可求出运动员潜入水中受到的浮力；
（6）运动员从A点到水面，沿重力方向移动的距离为h=10.5m，利用W=Gh即可求出重力所做的功

解答：解：（1）运动员的重力为：G=mg=45kg×10N/kg=450N；
（2）运动员从跳台起跳的高度为：h=10.5m-10m=0.5m；
（3）运动员在水下3m处的压强为：p=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3m=3×10⁴Pa；
（4）运动员的体积为：V=

m

ρ

=

45kg

1×103kg/m3

=0.045m3；
（5）运动员潜入水中受到的浮力：
F_浮=G_排=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.045m³=450N；
（6）运动员从A点到水面，重力所做的功：W=Gh=450N×10.5m=4725J．

点评：此题属于开放型，根据以上数据，可求出多个物理量，关键是学生对重力的计算，压强的大小及其计算，密度公式的变形等知识点熟练掌握才行．