Question

如图所示，密度为0.6×10³kg/m³的正方体木块，放入盛有水的容器中，此时，木块的下表面距水面3cm，请根据所学的物理知识，至少计算出与木块有关的8个物理量．（g取10N/kg）

Answer 1

分析：（1）由“木块的下表面距水面3cm”可以求出木块下表面受到的水的压强P_下；
（2）因为木块漂浮在水面上，所以木块所受的浮力与它的重力相等，根据密度之比求出木块的边长；
（3）由木块的边长可以求出木块的底面积；
（4）由木块的边长可以求出木块的体积；
（5）由木块的体积与密度可以求出木块的重力；
（6）由浮力与重力相等可以求出木块所受的浮力；
（7）由木块边长与浸在水中深度的关系，可以求出排开水的体积或者由浮力求出木块排开水的体积；
（8）由重力可以求出木块的质量．

解答：解：由题知：ρ_木=0.6×10³kg/m³；h₁=3cm=0.03m；ρ_水=1.0×10³kg/m³；
（1）木块下表面受到水的压强：P_下=ρ_水gh₁=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.03m=300Pa；
（2）木块的边长l：
     因为木块漂浮在水面上，所以F_浮=G_木；    
     则ρ_水V_排g=ρ_木V_木g；
     即：

V排

V木

=

s?h1

s?l

=

ρ木

ρ水

=

0.6×103kg/m3

1.0×103kg/m3

=

3

5

；
     所以：l=5cm；
（3）木块的底面积：s=l²=（5cm）²=25cm²；
（4）木块的体积：V=l³=（5cm）³=125cm³；
（5）木块的重力：G=ρ_木V_木g=0.6×10³kg/m³×1.25×10^-4m³×10N/kg=0.75N；
（6）木块所受的浮力：F_浮=G=0.75N；
（7）木块排开水的体积：V_排=

3

5

V木=75cm³；
     或者：V_排=

F浮

ρ水g

=

0.75N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=75cm3；
（8）木块的质量：m=

G

g

=

0.75N

10N/kg

=0.075kg．
答：木块下表面受到水的压强为300Pa；木块边长为5cm；木块底面积为25cm²；木块的体积为125cm³；木块的重力为0.75N；木块所受的浮力为0.75N；木块排开水的体积为75cm³；木块的质量为0.075kg．

点评：考查了浮力、重力、压强等知识，综合性比较强，计算过程与答案不唯一，属开放型题目，看学生对所学的知识掌握的是否灵活．