Question

某一邊長為0.1m的立方體合金，其密度ρ=5.0×10³kg/m³．用不計(jì)重力的細(xì)繩懸掛于水中，其上表面距水面0.45m．現(xiàn)緩慢將其勻速提出水面，當(dāng)金屬塊下表面恰好離開水面時(shí)，則此過程中重力做功大小為 ________J，拉力做功大小為 ________J．（g=10N/kg）

Answer 1

27.5    22.5
分析：此過程有三個(gè)力做功：（1）克服重力做功，重力不變，用W_G=Gh_物求解；
（2）拉力做功，拉力是變化的，可以先求浮力做的功，再用W_拉=W_G-W_浮；
（3）浮力做功，相當(dāng)于把浸在水中的合金塊排開的水由合金塊的位置抬升到水平面，求出合金塊重心上升的高度h_水，再求出水的重力G_水，根據(jù)W_浮=G_水h_水求出浮力所做的功．
解答：由題知：ρ_物=5.0×10³kg/m³；邊長L=0.1m；上表面距水面的高度h=0.45m；
（1）G=ρ_物Vg=5.0×10³kg/m³×0.001m³×10N/kg=50N；
h_物=0.45m+0.1m=0.55m；
W_G=Gh_物=50N×0.55m=27.5J；
（2）F_浮=G_水=ρ_水V_排g=1.0×10³kg/m³×0.001m³×10N/kg=10N；
h_水=×0.1m+0.45m=0.5m；
W_浮=G_水h_水=10N×0.5m=5J；
（3）拉力所做的功：W_拉=W_G-W_浮=27.5J-5J=22.5J；
故答案為：27.5J；22.5J．
點(diǎn)評：本題考查了功的計(jì)算，特別是拉力所做功的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)槔�力是變化的，初中階段不能直接用功的定義式計(jì)算，所以轉(zhuǎn)換思路，先求浮力所做的功，再根據(jù)它們之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，這樣的思維方式在平時(shí)的學(xué)習(xí)中多注意培養(yǎng)．