Question

如图（甲），小明同学用圆柱形容器制作了一个底部较重，可以竖直漂浮在水面的装置．它的总质量为0.21kg、底面积为3×10^-3m²．请解答下列问题：（ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）
（1）不放物体时，该装置所受的浮力是多大？
（2）如图（乙），在该装置中放入物块A，该装置的底部在水面下的深度h为0.11m，此时，该装置受到的浮力是多大？
（3）你认为以上两种计算浮力大小的方法中，哪一种更具有普遍性？为什么？

Answer 1

分析：（1）知道装置的质量，利用重力公式求该装置的重力，再根据物体的漂浮条件求受到的浮力；
（2）放入A后，求出该装置排开水的体积，利用阿基米德原理求此时所受浮力；
（3）第一种计算浮力大小的方法只适用于漂浮状态，而第二种无论物体是否处于平衡状态，是否完全浸没在液体中，都可以应用阿基米德原理．

解答：解：（1）该装置的重力为G=mg=0.21kg×10N/kg=2.1N，由二力平衡条件可知：F_浮1=G=2.1N，
（2）该装置排开水的体积为V_排=Sh=3×10^-3m²×0.11m=3.3×10^-4m³，
根据阿基米德原理 F_浮=G_排                               
该装置受到的浮力：
F_浮2=ρ_水g V_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3.3×10^-4m³=3.3N，
（3）第2种，即应用阿基米德原理来计算浮力的大小．
因为无论物体是否处于平衡状态，是否完全浸没在液体中，都可以应用阿基米德原理来求浮力的大小．
答：（1）不放物体时，该装置所受的浮力是2.1N；
（2）该装置受到的浮力是3.3N；
（3）第2种更具有普遍性，因为无论物体是否处于平衡状态，是否完全浸没在液体中，都可以应用阿基米德原理来求浮力的大小．

点评：本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用，知识点多、综合性强，属于难题．