miAotatoP
2025-06-20T11:06:12+00:00
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分析烧杯底部的受力,放乒乓球的那一侧会给烧杯底部多提供一个向上的拉力,而右边不提供,所以右边“沉”一些
这是一道基于阿基米德原理和物体受力分析来判断天平两端轻重的题目。解题关键在于理解浸入液体中的物体所受浮力以及其对整体重力的影响。
条件分析
- 左侧烧杯中有空气,右侧烧杯中有铁块且铁块浸没在水中。
- 天平是一个等臂杠杆,判断其倾斜方向取决于左右两边的重力大小关系。
推理过程
1. 对右侧烧杯及内部物体进行受力分析:
- 右侧烧杯受到自身重力 G_{杯} 、水的重力 G_{水} 以及铁块对水向下的压力 F_{压} (根据力的作用是相互的,这个压力大小等于铁块受到的浮力 F_{浮} )。
- 所以右侧烧杯对天平的压力 F_{右}=G_{杯}+G_{水}+F_{压}=G_{杯}+G_{水}+F_{浮} 。
2. 对左侧烧杯进行受力分析:
- 左侧烧杯受到自身重力 G_{杯}' 和空气的重力 G_{空} 。
- 则左侧烧杯对天平的压力 F_{左}=G_{杯}'+G_{空} 。
3. 比较两侧压力大小:
- 因为铁块排开的水的重力等于铁块受到的浮力,即 F_{浮} 等于排开的那部分水的重力 G_{排} 。
- 而空气有重力,且 G_{空}\gt0 ,同时 F_{浮}=G_{排} ,那么 F_{右}=G_{杯}+G_{水}+F_{浮}=G_{杯}'+G_{水}+G_{排}\gt G_{杯}'+G_{空}=F_{左} 。
综上,右侧会下沉,即放铁块且铁块浸没在水中的那一边更重。
左边忽略空气质量,总体质量可以看成不变
右边铁球排除同体积水,本身水+铁球浮力
右边重
玛德,怀疑你来为难我们大专生论坛[s:ac:闪光]
已知条件太少了吧。空气和铁是相同体积还是相同质量?[s:ac:吻]
[quote][pid=829286519,44461093,1]Reply[/pid] Post by [uid=64756675]WoozzZ_[/uid] (2025-06-25 19:15):
分析烧杯底部的受力,放乒乓球的那一侧会给烧杯底部多提供一个向上的拉力,而右边不提供,所以右边“沉”一些[/quote]跟你想法一样
液面一样高,右大。
右边相当于液面那么多的水+烧杯。左边等于右边减空气球那么多的水自重
[quote][pid=829288597,44461093,1]Reply[/pid] Post by [uid=1170067]zf4950[/uid] (2025-06-25 19:34):
跟你想法一样[/quote]正解,分开只看烧杯受力分析
也可以整体受力分析,两个思路
浮力和物体的质量无关只和体积有关,两边物体体积相等,所以水提供的浮力相等,即水被迫承受的向下的压力相等。
左边是空气,空气和外界大气密度相同,故不会给烧杯向下的力;
右边铁球吊在吊臂上,也不给烧杯向下的力:
所以天平的重量只和水的体积有关,左右两边水相等,所以一样重。
右边重。
左边只靠天平提供的支持力,右边靠天平提供的相同大小的支持力(天平平衡)加上绳子对铁块提供的向上的拉力(绳子绷直了)。
补充一下,右边重是指右边的烧杯加水加铁块比左边的烧杯加水加空气更重。
[quote][pid=829285881,44461093,1]Reply[/pid] Post by [uid=20605989]铜魂[/uid] (2025-06-25 19:10):
一样,力的分析,应该是高中题[/quote]