一道有争议的浮力题目

点赞:2847 浏览:7527 近期更新时间:2024-03-29 作者:网友分享原创网站原创

浮力问题的核心就是阿基米德原理,它的表述是:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力.用公式表示就是F浮等于G排液等于p液gV排.其中的“排开的液体”该如何理解呢?

以下是一道关于浮力的题目.

物理小组制作的潜水艇模型如下图所示.通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮.当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,若从A管吹气,烧瓶将会()

A、上浮,它受到的浮力增大;

B、下沉,它受到的浮力减小;

C、下沉,它受到的浮力不变;

D、上浮,它受到的浮力不变.

解析1:烧瓶处于悬浮状态,F浮等于G烧瓶.从A管中吹气,烧瓶中的空气变多,气压变大,把水从B管压出,导致烧瓶中的水变少,使得烧瓶的重力变小.而根据阿基米德公式,F浮等于G排液等于p液gV排,烧瓶排开水的体积始终等于整个烧瓶的容积,浮力不变.因此吹气后F浮>G烧瓶.烧瓶上浮.本题答案为D.

解析2:烧瓶处于悬浮状态,F浮等于G烧瓶.从A管中吹气,烧瓶中的空气变多,气压变大,把水从B管压出,导致烧瓶中的水变少,水位下降,使V排增大.根据阿基米德公式,F浮等于G排液等于p液gV排,浮力变大.而烧瓶自身的重力是不变的.(吹进去的空气重力忽略不计)因此吹气以后,F浮

>G烧瓶.烧瓶上浮.本题答案为A.

我们知道潜水艇是利用改变自身重力来改变在水中的位置的,浸没以后,由于潜水艇的容积不变,排开水的体积也不会变,因此浮力也不变.这样看来,解析1才是正确的.

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下面,我们来分析一下:

将一个烧杯倒扣在水槽中,使它悬浮.

图1这种情况,烧杯排水的体积是哪一块?显然不是整个烧杯的容积,而是空气所占的阴影区域的体积.因为烧杯中的水与外界是连通的.(如果不忽略玻璃的厚度,烧杯底部和烧杯壁所占的体积也要加进去.)

把烧杯改成烧瓶,情况完全相同.如图2再给烧瓶加上一个穿了两个孔的橡皮塞,插进两根导管,制作成最终的潜水艇模型,如图3.

只要烧瓶内部与外界始终连通,它排开水的体积仍然是内部空气的体积.所以,烧瓶排开水的体积是会随着内部水位的变化而变化的.因此,解析2是才正确的.

让我们来看看真正的潜水艇是怎样的?以下是一个简易原理图片.

潜水艇有一个进排水口,通过这个口进水或者排水,进水或者排水完毕以后,这个口就关闭,使潜水艇与外界不再连通,潜水艇内部的水,已经成为潜水艇自身的一部分,因此真正的潜水艇,浮力没有改变,改变的是自身的重力.而图1这个模型,虽然也能模拟潜水艇的升降,但是自身重力没有变,改变的是排开水的体积,从而改变了浮力.所以用图1来表示潜水艇模型并不是很准确.