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根據物體的浮沉情況求解體積和密度是物理中考的常考題型,本文就例題詳細解析這類題型的解題***,希望能給初三學生的物理學習帶來幫助。
例題如圖所示,將物體A放入水中時懸浮,將物體B放入水中時有一半的體積露出水面,將物體A置于物體B上再放入水中時,物體B有三分之一的體積露出水面。
(1)求兩物體的體積之比;
(2)求物體B的密度。
解題過程:
設物體A的體積為V1,密度為ρ1,物體B的體積為V2,密度為ρ2
1、求兩物體的體積之比
(1)物體A在水中懸浮時
在豎直方向上,物體A受到豎直向下的重力G1和水對物體A的豎直向上的浮力F浮1,根據物體受力平衡的條件,則G1=F浮1;
根據浮力、重力計算公式和結論:物體A排開水的體積=V1,F浮1=ρ水gV1,G1=ρ1gV1,G1=F浮1,則物體A的密度ρ1=ρ水;
(2)物體B在水中漂浮時
在豎直方向上,物體B受到豎直向下的重力G2和水對物體B的豎直向上的浮力F浮2,根據物體受力平衡的條件,則G2=F浮2;
根據浮力、重力計算公式和結論:物體B排開水的體積=V2/2,F浮2=ρ水gV2/2,G2=ρ2gV2,G2=F浮2,則物體B的密度ρ2=ρ水/2;
(3)物體A置于物體B上時
把物體A、B作為一個整體進行受力分析,在豎直方向上,受到豎直向下的重力G總,和水對物體B的豎直向上的浮力F浮3,根據物體受力平衡的條件,則G總=F浮3;
根據浮力、重力計算公式和結論:物體B排開水的體積=2V2/3,F浮3=2ρ水gV2/3,G總=G1+G2=ρ1gV1+ρ2gV2,G總=F浮3,則ρ1gV1+ρ2gV2=2ρ水gV2/3,即ρ1V1+ρ2V2=2ρ水V2/3;
根據結論:ρ1=ρ水,ρ2=ρ水/2,ρ1V1+ρ2V2=2ρ水V2/3,則V1:V2=1:6;
2、求物體B的密度
根據結論:ρ2=ρ水/2,ρ水=1×10^3kg/m^3,則物體B的密度ρ2=0.5×10^3kg/m^3。
結語解決本題的關鍵是根據物體在水中的浮沉情況,對物體進行受力分析,再根據浮力、重力公式就可以求得物體的體積比和密度值。