Question

小明用一裝滿純凈水的瓶子和放在水平桌面上的海綿做實驗，研究“影響壓力作用效果的因素”．如圖所示，他從商標(biāo)上查到這瓶水的“凈含量”是630mL；又測出瓶底面積為35cm²，瓶蓋面積為7cm²，空瓶的重力忽略不計，根據(jù)小明收集的數(shù)據(jù)，請你計算：（g取10N/kg）
（1）這瓶純凈水凈重多少？
（2）瓶子正放時對海綿的壓強是多少？
（3）要使瓶子倒放時對海綿的壓強與正放時相同，可以用什么方法？請通過計算說明．

Answer 1

解：（1）瓶中純凈水的質(zhì)量m=ρV=1.0×10³kg/m³×630×10^-6m³=0.63kg；
瓶中純凈水的重力G=mg=0.63kg×10N/kg=6.3N；
答：這瓶純凈水凈重6.3N．
（2）瓶子對海綿的壓力F=G=6.3N；
海綿的受力面積S=35cm²=35×10^-4m²；
瓶子正放時對海綿的壓強P===1.8×10³Pa；
答：瓶子正放時對海綿的壓強是1.8×10³Pa．
（3）瓶子倒放時海綿的受力面積S′=7cm²=7×10^-4m²；
要使瓶子倒放時的壓強等于正放時的壓強，瓶中水的重力G′=F′=PS′=1.8×10³Pa×7×10^-4m²=1.26N；
瓶中水的質(zhì)量m′===0.126kg；
答：要使瓶子倒放時對海綿的壓強與正放時相同，可以倒出一部分水，使瓶中水的質(zhì)量為0.126kg．
分析：（1）凈含量指的就是瓶中水的體積，根據(jù)m=ρV求出瓶中水的質(zhì)量；再根據(jù)G=mg求出瓶中水的重力；
（2）瓶子正放在海綿上，海綿的受力面積就等于瓶底面積；海綿受到的壓力就等于瓶中水的重力（空瓶的重力不變）；根據(jù)P=求出瓶子正放時對海綿的壓強；
（3）瓶子倒放時，海綿的受力面積等于瓶蓋面積，遠遠的小于瓶底面積，要讓此時壓強等于瓶子正放時的壓強，就要通過改變瓶子對海綿的壓力，即瓶中水的重力來實現(xiàn)；根據(jù)F=PS求出瓶子倒放時對海綿的壓力，也就是瓶中水的重力．
點評：此題考查的是密度、重力和壓強的計算；
難點是第三問，我們要根據(jù)正放時的壓強求出倒放時的壓力，繼而求出瓶中水的重力、質(zhì)量．