Question

物理兴趣小组同学对物体的浮沉条件进行研究．在一个重为4N，底面积为200cm²的圆柱形薄壁玻璃容器底部，放一个边长为10cm，的正方体物块，然后逐渐向容器中倒水（水始终未溢出）．通过测量容器中水的深度h，分别计算出该物块所受到的浮力F_浮，并绘制了如图所示的图象，请解答下列问题．
（1）分析图象可知，水的深度由0逐渐增加到8cm的过程中物块对容器底部的压强又怎样变化？
（2）将物块取出后，若容器中水的重力为20N，此时容器对水平桌面的压强是多少？
（3）物块的密度是多少？

Answer

（1）看懂图象中随着水的深度的增大物体受到的浮力的变化规律，求出物体对容器底压力如何变化，然后由压强公式判断物体对容器底的压强如何变化；
（2）求出容器对桌面的压力，然后由压强公式求出容器对桌面的压强．
（3）确定了物块漂浮，便可根据图中的浮力得出物块的重力，再利用密度公式即可求出物块的密度．
【解析】
（1）由图象可知：水的深度由0逐渐增加到8cm的过程中，物块受到的浮力F浮越来越大；
物体对容器底的压力F=G-F浮越来越小，物体与容器底的接触面积S不变，
由压强公式P=可知，物体对容器底的压强变小．
（2）容器对水平桌面的压力F′=G水+G容器=20N+4N=24N，容器对水平桌面的压强P===1200Pa；
（3）由图象可知，当水深度是8cm后，物体受到的浮力不再随水深度的变化而变化，物体处于漂浮状态，物体的重力G物=F浮=8N，∵G=mg，∴物体的质量m物===0.8kg，物体的密度ρ===800kg/m3．
答：（1）水的深度由0逐渐增加到8cm的过程中物块对容器底部的压强逐渐变小．
（2）将物块取出后，若容器中水的重力为20N，此时容器对水平桌面的压强是1200Pa．
（3）物块的密度是800kg/m3．