Question

【題目】如圖所示，質量為3×104kg的鯨靜止在海里，g取10N/kg．海水密度不變．
（1）在方框內畫出此時鯨的受力示意圖（以點代替魚鯨）．
（2）求此時鯨受到的浮力大小．
（3）鯨在下潛過程中，海水的壓力會讓鯨的胸腔塌陷，使鯨體積逐漸變小，分析鯨在下潛過程中所受浮力的變化．

Answer 1

【答案】
（1）

如圖

（2）

由圖可知，鯨靜止在海水中，處于懸浮狀態，則鯨魚受到的重力和浮力是一對平衡力，大小相等，即F浮=G=mg=3×104kg×10N/kg=3×105N，過鯨魚的重心，分別沿豎直向下和豎直向上的方向畫一條有向線段，并分別用G和F浮表示，如圖所示

（3）

鯨在下潛過程中，海水的密度一定，但海水的壓力會讓鯨的胸腔塌陷，使鯨體積逐漸變小，即鯨魚排開海水的體積變小，根據F浮=ρ液gV排可知，鯨在下潛過程中所受浮力變小

【解析】（1）（2）對此時的鯨進行受力分析，根據二力平衡求出此時鯨受到的浮力大小；然后按照力的示意圖的畫法畫出其受力示意圖；（3）浮力的大小與液體的密度與排開液體的體積有關，根據F浮=ρ液gV排分析即可解答．此題以鯨魚為研究對象，綜合考查了力的示意圖的畫法、浮力的大小計算和阿基米德原理，知道浮力的大小與液體的密度與排開液體的體積有關是解答此題的關鍵．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解力的示意圖的相關知識，掌握用一根帶箭頭的線段把力的三要素都表示出來的方法，叫力的圖示法．（力的示意圖只表示出力的方向和作用點），以及對阿基米德原理的理解，了解阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力．這個規律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排．