浮在水面上的蠟燭燃燒過程浮沉分析

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中物理 來源: 高中學習網(wǎng)

  如圖所示,一只未點燃的蠟燭的下端插入一根小鐵釘,使蠟燭能直立漂浮在水面上,露出長度為L,當把蠟燭水面以上部分截掉后剩余部分(  )

  A.還會重新露出水面        B.不會重新露出水面

  C.以上兩種可能都有        D.無法判斷是否會重新露出水面

  答案:A 。誤解C

  誤解分析:能夠考慮到截掉后剩下部分的密度會變大,但是錯誤的認為“水面以上的部分”截掉,理解為任意截掉一部分,導致錯選。

  正解思路:判斷浮沉的方法是,假如物體浸沒,分析物體受到的浮力和重力的關系。本題中,蠟燭漂浮的狀態(tài)是已知的,切掉上面的部分后,剩下的部分的放在水中的浮沉是未知的,根據(jù)第一次漂浮時的浮力和重力的關系,判斷剩下部分浮力和重力的關系。

  解答:由于蠟塊處于漂浮狀態(tài),此時的浮力等于總重力,F(xiàn)浮=G總。將蠟燭的重力分成三部分:鐵釘重G鐵、水面以下的蠟燭重G臘下、水面以上的蠟燭重G臘上,所以F浮=G鐵+ G臘下+ G臘上

  設浸入水中的體積為V1,則蠟燭漂浮時,F(xiàn)浮1=ρ水gV1=G鐵+ G臘下+ G臘上

  若切掉上面一塊,剩下蠟燭的重力G= G鐵+G臘下,把剩下的放到水中,假設剩下的蠟燭完全浸沒,則浮力F浮2=ρ水gV1= F1>G鐵+ G臘下物體將上浮,所以物體不會被浸沒,將有一部分露出水面.

  即假設切掉上面部分后,剩下的浸沒在水中受到的浮力和第一次一樣,但是切掉后重力變小,浮力大于重力所以會上浮,還會露出水面。

  【變題】

  人們有時將點燃的蠟燭放在水中,來營造一種所需要的氛圍:蠟燭底部粘一小鐵塊的目的是使蠟燭能直立在水中,其示意圖如圖所示。請分析說明蠟燭在燃燒過程中,蠟燭的上端與水面的距離如何變化?

  分析:從題中分析,“蠟燭的上端與水面的距離如何變化”意味蠟燭燃燒過程中一直漂浮,這是一個動態(tài)平衡的過程,要分析出蠟燭前一刻的露出水面高度h露與后一刻露出水面的高度h露后的大小關系。

  解答:蠟燭燃燒過程重力等于浮力。蠟燭燃燒過程重力逐漸減小,浮力也逐漸減;

  重力減小量(燒掉的部分重力)等于浮力減小量(露出部分排開水的重力),

  即ρ蠟燭Sh燒g=ρ水Sh浮出g;

  因為ρ蠟燭<ρ水,所以h燒>h浮出,

  h露后=h露-h(huán)燒+h浮出<h露,所以蠟燭上端與水面的距離逐漸變小

  來源:想想再說的博客


本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/291644.html

相關閱讀:力和質量的概念怎好隨便混淆