如何判断水面的变化

编辑: 逍遥路 关键词: 高中物理 来源: 高中学习网


  很多人觉得浮力这个内容不好学,由于其涉及的知识点,综合性强,不少相关的问题难求解。例如对于判断水面变化的问题,很多同学感到束手无策。

  例题1:当冰块熔化后,杯中水面是否变化?

  分析:冰是浮体,漂浮于水面,根据漂浮条有G冰=F浮。

  如何判断水面的变化V冰排与冰熔化成水的体积V水是否相等。

  (1)如果V冰排=V水,水面不变;如果V冰排>V水,水面下降;

  (2)如果V冰排<V水,水面升高。

  由于冰熔化前后,冰的质量和水的质量相等,m冰=m水,有ρ冰V冰=ρ水V水,则V水=ρ冰V冰/ρ水=0.9V冰。根据漂浮条件:G冰=F浮,即ρ冰gV冰=ρ水gV冰排,V排=ρ冰V水/ρ水=0.9V冰。所以V冰排=V水,水面不变。

  引伸1:如果冰块内有一气泡,这时冰块密度ρ<ρ冰,由质量相等关系得V水=ρV冰/ρ水,由漂浮条件得V排ρV冰/ρ水,有V水=V冰排,故冰熔化后水面不变。

  引伸2:如果冰块内有一木块(或密度小于水的物体),这时冰块密度ρ<ρ水,冰块漂浮于水面,由G=F浮,即(m冰+m木)g=(ρ冰V冰+ρ木V木)g=ρ水gV排,V排=(ρ冰V冰+ρ木V木)/ρ水。冰块熔化后,木块漂浮于水面,V木排=ρ木V木/ρ水,V水=ρ冰V冰/ρ水。则V排=V木排+V水,水面不变。

  引伸3:如果冰块内有一铁块(或密度大于水的物体),冰块漂浮于水面。冰块熔化前V排=(ρ冰V冰+ρ铁V铁)/ρ水。冰块熔化后V水=ρ冰V冰/ρ水,铁块下沉至杯底,V铁排=V铁,则V排>V水+V铁排,水面下降。

  引伸4:如果冰块内有一铁块,冰块沉在杯底。冰块熔化前V排=V冰+V铁,冰块熔化后V=V冰+V铁,而V冰>V水,则V排>V,水面下降。

  练习:一艘装有石块的小木船,浮于水池上,如果把石块从船中取出抛入水池中,池中水面高度如何变化?

  广东省翁源县龙仙中学        赵本望


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