三、利用比值分析物体状态:
例题1.一个实心小球先后放入盛有足够的水和足够多的酒精的两个容器中,小球受到的浮力分别是0.9牛和0.8牛,酒精的密度为0.8×103kg/m3。
1)分析小球在水中和在酒精中的浮沉状态;2)求小球的密度。
解:(1)假设小球在水中和在酒精中均不漂浮,或悬浮或一漂一悬,则应有-=-=1,与题目已知条件矛盾,故不可能;
假设小球在水中和在酒精中均为沉底,则应有V排水=V排酒=V球,-=-=-=-,与题目已知条件矛盾,故也不可能。
由分析可知:小球在水中和在酒精中时,只能是一漂一沉。
又因为ρ水ρ酒,所以小球在水中一定是漂浮,在酒精中一定是沉底的。
(2)因小球在水中漂浮,F浮水=G
∴ρ水gV排水=ρ球gV球
ρ球=-……①
由已知条件:-=-=-=-
-=-=-
得-=-……②
将②式代入①式得
ρ球=-ρ水=0.9×103千克/米3
例题2.一均匀干木块,挂在弹簧测力计下静止时弹簧测力计的读数为45N,当该物体漂浮在水面静止时,其露出水面的体积是整个体积的1/4(水密度ρ水=1×103kg/m3,取g=10N/kg)。求:(1)该干木块的密度。(2)将该木块挂在弹簧测力计下放入水中,当该物体没入水中的体积是整个体积的一半时,弹簧测力计的示数是多少?
解答:(1)物体漂浮时:F浮=G物
ρ液gV排=ρ物gV物
∴-=-
∴ρ木=-ρ水=0.75×103千克/米3
(2)∵F浮1=ρ水gV排1=ρ水·g·3/4V=45
∴F浮2=ρ水gV排2=ρ水·g·1/2V=30
∴F拉=G物-F浮2=45-30=15N
练习题:用弹簧秤测得一块矿石所受的重力为22牛,把矿石浸没在水中称量,弹簧秤的示数为18牛;把矿石浸没在另一种液体中称量,弹簧秤的示数为18.8牛,求这种液体的密度。(g取10牛/千克)
答案:ρ液=-ρ水=0.8×103千克/米3