Question

小明用一满瓶纯净水和放在水平桌面上的海绵做实验，研究“影响压力作用效果的因素”，如图所示．他从商标纸上查到这瓶水的“净含量”是600mL（1mL=1cm³）；掂了掂同样的空瓶确实很轻，重力可忽略不计；又测出瓶底面积为30cm²，瓶盖面积为6cm²．根据小明收集的数据，g=10N/kg，请你解答：
（1）瓶子正放时对海绵的压强是多少？
（2）要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同，简单的方法是什么？（不用计算，说出一种即可）
（3）小明若将这瓶纯净水从一楼拿到6米高的三楼教室里，小明对这瓶纯净水做了多少功？

Answer

（1）根据这瓶水的“净含量”是600mL，可以求出水的质量，进而求出水的重力；空瓶重力忽略不计，因此瓶子正放时对海绵的压力就等于水的重力；已知瓶底面积为30cm2，根据p=计算对海绵的压强．
（2）压强与压力和受力面积两个因素有关，减小压强的方法：减小压力或增大受力面积．
（3）克服重力做功，利用公式W=Gh计算．
【解析】
（1）V=600ml=600×10-6m3
∵ρ=，
∴这瓶纯净水的质量为：m水=ρV=1×103kg/m3×600×10-6m3=0.6kg．
这瓶纯净水重为：G水=m水g=0.6kg×10N/kg=6N．
∵空瓶重力可忽略不计
∴瓶子正放时对海绵的压力F=G水=6N．
因此瓶子正放时对海绵的压强为：p===2000Pa
（2）方法一：因为瓶子倒放和正放时对海面的压力都等于瓶内水的重力，及压力相同，所以要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同，可把瓶子倒放在30cm2的很轻的硬垫片上．
方法二：瓶底面积30cm2是瓶是盖面积6cm2的5倍，要使瓶子倒放时对海绵的压强与正放时相同，可将瓶内的水变成原来的，即倒出的水．
（3）楼高h=6m，
∴对这瓶纯净水做的功W=G水h=6N×6m=36J．
答：（1）瓶子正放时对海绵的压强是2000Pa；
（2）把瓶子倒放在30cm2的很轻的硬垫片上（或倒出的水）；
（3）小明将这瓶纯净水从一楼拿到6米高的三楼教室里，小明对这瓶纯净水做了36J的功．