Question

质量为1kg的平底空水桶，底面积为600cm²．水桶内装有一定质量的水，放在水平地面上，如图甲所示，这时水桶对地面的压强为5000Pa．当小明用竖直向上的力F提水桶，但没有提起来，这时水桶对地面的压强为1900Pa，如图乙所示．则桶内水的质量为    kg，力F的大小为    N．（g取10N/kg）

Answer

（1）物体放在水平面上，物体对地面的压力和自身的重力相等，知道水桶的底面积和水桶对地面的压强，可利用公式F=PS计算出水桶对地面的压力，即可得水和水桶的总重力，可利用公式m=计算出水和水桶的总质量，又知道水桶的质量，即可求得水的质量．
（2）用竖直向上的力提水桶，但没有提起，水桶处于静止状态，根据物体处于平衡状态的条件可分析水桶的受力情况，此时水桶受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力和拉力F；知道此时水桶对地面的压强，可利用公式F=PS计算出水桶对地面的压力（即地面对水桶的支持力），从而可以计算出力F的大小．
【解析】
（1）∵p=5000Pa，S=600cm2=0.06m2，
∴地面受到水桶的压力大小为F=pS=5000Pa×0.06m2=300N，
而水桶放在水平面上，
∴水和水桶的总重力为：G总=F=300N，
∵g=10N/kg，
∴水和水桶的总质量为：m总===30kg，
则水的质量为：m水=m总-m桶=30kg-1kg=29kg．
（2）当小明用竖直向上的力F提水桶时水桶对地面的压强为P′=1900Pa，
则此时桶对地面的压力为：F′=P′S=1900Pa×0.06m2=114N，
∵水桶处于静止状态，
∴此时拉力为：F=G总-F′=300N-114N=186N．
故答案为：29kg；186N．