Question

2．某同学制作了如图所示的潜水艇模型，其中试管中一侧绕有铁丝，以保持试管稳定．试管内有一定体积的水．
（1）若向左推注射器活塞，则潜水艇模型可以实现上浮（填上浮会下沉）．
（2）将水全部排空后潜艇总质量为20克，浸没在水中时排开水的体积为30cm³，潜艇如果要实现下沉至水面以下，试管中至少需要进入水10克．

Answer 1

分析 （1）潜水艇原理：在同种液体里，排开液体体积不变，则浮力大小不变，而潜水艇的浮沉是通过改变潜水艇的自身重力来实现的，潜水艇的自重是通过充水和排水来完成的．
（2）潜艇如果要实现下沉至水面以下，则其自身的重力要大于等于其所受的浮力才行．根据阿基米德原理求出其排水的质量，可进一步求出需要进入水的质量．

解答 解：（1）当模型处于如图所示的悬浮状态时，当他向左推动活塞时，即试管中的气体增加，试管中的水会减小，而模型自身重力减小，此时排开水的体积不变，即浮力不变，但重力减小，所以重力小于浮力，则模型会上浮．
（2）潜艇如果要实现下沉至水面以下，则应使其自身的重力大于等于所受的浮力，即其排水的质量与自身的总质量至少要相等．
潜艇排水的质量：m=ρV=1g/cm³×30cm³=30g，
试管中至少需要进入水的质量：m_水=m-m_试管=30g-20g=10g．
故答案为：（1）上浮；（2）10．

点评 了解潜水艇模型的原理，能根据阿基米德原理和浮沉条件对其所受力的情况进行分析和计算，是解答的关键．