Question

10．為安全起見(jiàn)，媽媽為小明買(mǎi)了一塊浮板輔助練習(xí)游泳．?huà)寢屨J(rèn)為浮板能漂在水面上是因?yàn)樗�輕，小明認(rèn)為媽媽的說(shuō)法不對(duì)，科學(xué)的說(shuō)法是因?yàn)楦“宓拿芏缺人�的密度�。疄轵?yàn)證自己的說(shuō)法，小明設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
（1）找一根輕質(zhì)均勻木棍、細(xì)繩（質(zhì)量忽略不計(jì)）和一塊標(biāo)有“凈重115g”字樣的新肥皂，用如圖所示的方法進(jìn)行測(cè)量．測(cè)量時(shí)，使木棍在水平位置平衡，記下A、B的位置，用刻度尺測(cè)出OA=10cm，OB=40cm，則浮板的質(zhì)量為0.46kg．
（2）把浮板壓入裝滿(mǎn)水的桶中剛好浸沒(méi)，用塑料袋（質(zhì)量忽略不計(jì)）收集溢出的水，用（1）所述方法測(cè)得溢出水的質(zhì)量為4.6kg，則浮板的體積為4.6×10^-3m³，密度為0.1×10³ kg/m³；用刻度尺測(cè)肥皂的長(zhǎng)、寬、厚，算出肥皂的密度為1.33×l0³kg/m³．浮板在水中漂浮而肥皂在水中下沉，說(shuō)明小明的說(shuō)法是正確的．小明用此浮板游泳時(shí)浮板受到的最大浮力為46N．
（3）根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，媽媽說(shuō)原來(lái)用密度比水小的材料制成的物體才能漂浮在水上，這種說(shuō)法不正確（選填“正確”或“不正確”）．請(qǐng)舉例說(shuō)明用鋼鐵制成的船能漂浮在水面上．

Answer 1

分析 （1）調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，這樣力臂沿著桿的方向；
根據(jù)杠桿的平衡條件計(jì)算浮板的質(zhì)量；
（2）根據(jù)V=V水=$\frac{m}{ρ}$計(jì)算出木板的體積；
由公式ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算出浮板的密度；
根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排計(jì)算浮板受到的最大浮力；
（3）利用空心可以增大物體所受的浮力，使密度大于液體密度的物體漂浮在液體中．

解答 解：（1）測(cè)量過(guò)程中，使木棍在水平位置平衡，此時(shí)OA、OB的長(zhǎng)度等于A、B兩處力的力臂；
根據(jù)杠桿的平衡條件：m_板g×OA=m_皂g×OB
代入數(shù)據(jù)：m_板×10N/kg×10cm=115×10^-3kg×10N/kg×40cm
解得m_板=0.46kg；
（2）由題意知，浮板的體積V=V_排=$\frac{{m}_{排}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{4.6kg}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=4.6×10^-3m³；
浮板的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.46kg}{4.6×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=0.1×10³kg/m³；
浮板完全浸沒(méi)時(shí)受到的浮力F_浮=ρ_水gV_板=1.0×10³kg/m³×10N/kg×4.6×10^-3m³=46N；
（3）鋼鐵的密度遠(yuǎn)大于水的密度，但用鋼鐵制成的船舶可以漂浮在水中，所以媽媽的說(shuō)法是錯(cuò)誤的．
故答案為：（1）水平；0.46；（2）4.6×10^-3；0.1×10³；46；（3）不正確；用鋼鐵制成的船能漂浮在水面上．

點(diǎn)評(píng) 本題是有關(guān)力學(xué)的綜合題目，考查了杠桿的平衡條件、浮力公式及密度公式的應(yīng)用及相關(guān)計(jì)算，難度不大，關(guān)鍵要熟練掌握有關(guān)知識(shí)．