Question

有一泡沫塊漂浮在水面上，它有的體積露出水面，則它的密度為    千克/米³．當(dāng)一質(zhì)量為0.4千克的水鳥(niǎo)停在該泡沫塊上時(shí)，泡沫塊剛好完全浸沒(méi)在水中，則該泡沫塊的體積為    米³．（g=10N/kg，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】分析：（1）題目未告知泡沫塊的質(zhì)量和體積，無(wú)法直接用密度公式來(lái)求解，因此要從已知的條件入手分析；已知：“泡沫塊漂浮在水面上”、“有的體積露出水面”，那么可聯(lián)想到 物體的浮沉條件和浮力公式 兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)；首先由泡沫塊漂浮，可得到G=F_浮，即：ρ_泡沫gV=ρ_水gV_排；而根據(jù)第二個(gè)已知條件，可得出泡沫塊的體積V與其浸入水中的體積V_排之間的關(guān)系，將其代入上面的等式中，即可得到ρ_泡沫、ρ_水之間的比例關(guān)系，由此得解．
（2）水鳥(niǎo)“停在”泡沫塊上，說(shuō)明此時(shí)泡沫塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，受平衡力的作用；那么在豎直方向上，水鳥(niǎo)的重力與泡沫塊的重力之和恰好等于泡沫塊完全浸沒(méi)時(shí)受到的浮力，可以此等量關(guān)系，列式求出泡沫塊的密度．
解答：解：設(shè)泡沫塊的體積為V，則其漂浮在水面上時(shí)，浸入水中的體積為：V_排=V．
（1）由于泡沫塊漂浮在水面上，其重力和受到的浮力相等，即：G=F_浮，得：
ρ_泡沫gV=ρ_水gV_排，即：ρ_泡沫V=ρ_水?V；
化簡(jiǎn)得：ρ_泡沫=ρ_水=×1.0×10³kg/m³=0.25×10³kg/m³．

（2）當(dāng)一質(zhì)量為0.4千克的水鳥(niǎo)停在該泡沫塊上時(shí)，泡沫塊剛好完全浸沒(méi)在水中；
那么此時(shí)水鳥(niǎo)和泡沫塊的總重恰好與泡沫塊完全浸沒(méi)時(shí)受到的浮力相等，即：G+G_{水鳥(niǎo)}=F_浮′，得：
ρ_泡沫gV+G_{水鳥(niǎo)}=ρ_水gV，即：ρ_泡沫gV+4N=ρ_水gV，
代入數(shù)值，得：0.25×10³kg/m³×10N/kg×V+4N=1.0×10³kg/m³×10N/kg×V，
解得：V≈5.3×10^-4m³．
故答案為：0.25×10³，5.3×10^-4．
點(diǎn)評(píng)：此題型是關(guān)于浮力和沉浮條件的綜合題目，要結(jié)合二力平衡條件進(jìn)行分析解決．