初中物理问题
水面上漂浮甲乙两个实心球,m甲>m乙,若甲乙两球露出水面的体积相同(设为a),则它们的密度关系是什么?
根据力的平衡,可得: F浮甲=m甲g F浮乙=m乙g 根据阿基米德浮力定律可得: F浮甲=ρ水V甲排g=ρ水(V甲球-V露)g=ρ水(V甲球-a)g F浮乙=ρ水V乙排g=ρ水(V乙球-V露)g=ρ水(V乙球-a)g 因此: (1)ρ水(V甲球-a)g=m甲g 故:ρ甲球=ρ水/(1+ρ水a/m甲)。。。(1) (2)ρ水(V乙球-a)g=m乙g 故:ρ乙球=ρ水/(1+ρ水a/m乙)。。。(2) 由于m甲>m乙,结合(1)(2)式子,可得出结论: ρ甲>ρ乙
初中物理一般用点假设推理,首先根据漂浮物体受力平衡,浮力=重力得:ρ物;ρ水=V排;V物。如果密度一样,甲在水下体积大,排开水与总体积比也大,推出甲密度比乙大,矛盾。如果甲密度小,同样矛盾,所以甲密度大。(一般假设不变,相等然后推出的矛盾面就是实际情况)
设:露出水面的体积为a, 则:两球水中的体积为m-a甲>m-a乙(两球排出水的体积) 说明甲a的重量>乙a的重量。 又由于体积都等于a。 结论:甲的密度大,乙的密度小 。
设甲乙两球的体积分别为V甲、V乙。 因为甲乙均漂浮,所以F浮甲=G甲,即ρ水g(V甲-a)=ρ甲gV甲,可得ρ甲=ρ水(V甲-a)/V甲=ρ水(1-a/ V甲); 同理:F浮乙=G乙,即ρ水g(V乙-a)=ρ乙gV乙。同理可得ρ乙=ρ水(1-a/ V乙); 又因为m甲>m乙,所以F浮甲>F浮乙,即(V甲-a)>(V乙-a),即V甲>V乙。 因为V甲>V乙,所以(1-a/ V甲)>(1-a/ V乙),所以ρ甲>ρ乙。