近日,在網上看到一位網友發帖求助。帖子顯示,帖主和他兒子討論一道物理題,父子倆意見不統一,氣得帖主差點動手。網友看完帖子後討論得異常熱烈,各顯神通,甚至有網友還真的動手做了實驗來得出答案。那麼這究竟是一道什麼樣的題目呢?接下來我們一起來看一下。
題目:天平一端是砝碼,一端是一杯水且保持平衡,然後將一根手指伸入水中,手指不觸碰杯壁和杯底,水也不溢位。請問天平狀態是怎麼變化?帖主認為答案是A。
這是一道初中物理浮力相關的題目。從我接觸的初中生來看,物理是很多初中生覺得最難的科目,而浮力又是初中物理中難度最大的部分。不少同學就是從浮力這章開始放棄了物理。
對於這道題,不止帖主認為正確答案為A,還有不少網友也是選擇A。他們的理由很簡單,手指放入水中後受力平衡,而手指插入水中排開的水量完全可以使水位上升而保持不變,所以天平仍然保持平衡。
還有網友認為,開始放燒杯的一端下沉,但是如果手指不動,又會恢復平衡狀態。
那麼這道題的答案究竟是什麼呢?接下來我們用幾個不同方法來看一下這道題。
方法一:作用力與反作用力
將手指伸入裝有水的燒杯中,那麼手指就會受到會的浮力的作用,且方向是豎直向上的。根據牛頓第三定律(作用力與反作用力)可知,水對手指有向上的作用力,那麼反過來,手指對水就有向下的作用力,所以天平放置燒杯的一端就下沉了。
方法二:液體的壓強
將手指伸入水中,那麼燒杯內的水面就會上升。根據液體的壓強公式,即p=ρgh(其中h為深度,是從液麵向下進行計算的)可知,燒杯內的水對燒杯底部的壓強將變大。
再根據壓力與壓強的關係F=ps可知,由於燒杯底面積不變,但是壓強增大,所以燒杯內的水對燒杯底部的壓力也增大了,所以天平將向放燒杯的一端下沉。
方法三:實驗法
家裡有天平的應該不多,但是不少家庭都有電子秤,所以可以對這個實驗進行一點改善。怎麼做呢?
先將一個杯子或者小的水盆裡裝一些水,放到電子秤上稱一下。如果電子秤可以清零,就直接清零;如果不能清零,就記下此時的數字。然後將手指或者整個拳頭(水盆可以用拳頭)伸入水中,看讀數的變化。讀數如果變大,則說明對電子秤的壓力變大。
從上面三個方法得到了相同的答案,所以這道題的正確答案是C。
實際上這道題的難度並不大,考查的是浮力、液體的壓強、作用力與反作用力等基礎知識。只要基礎知識牢固,做出這道題應該不難。不過,很多家長畢業後就沒有接觸物理了,所以會做錯,這也是正常現象。在螢幕前的你做對了嗎?