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阿基米德原理是浮力计算的基础。当物体浸在液体中时,会受到向上的浮力。这个浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力。用公式表示就是:浮力等于液体密度乘以排开液体的体积再乘以重力加速度。
现在我们来看第一个例题。一个体积为0.002立方米的石块完全浸没在水中,求它受到的浮力。首先确定已知条件:石块体积、水的密度和重力加速度。由于石块完全浸没,排开水的体积等于石块体积。然后应用阿基米德原理公式计算,得到浮力为20牛顿。
第二个例题是关于漂浮物体的浮力计算。一个体积为0.005立方米的木块放入水中,静止时有五分之二的体积露出水面。这意味着浸在水中的体积占总体积的五分之三。计算排开水的体积为0.003立方米,然后应用阿基米德原理,得到浮力为30牛顿。
第三个例题是已知浮力求物体体积的逆向计算。一个金属块完全浸没在密度为0.8乘以10的3次方千克每立方米的酒精中,受到4牛顿的浮力。由于完全浸没,排开液体的体积等于金属块体积。通过阿基米德原理公式变形,得到体积等于浮力除以液体密度和重力加速度的乘积,计算结果为0.0005立方米。
通过这三个例题,我们掌握了阿基米德原理的三种典型应用:完全浸没物体的浮力计算、漂浮物体的浮力计算,以及已知浮力求物体体积的逆向计算。解题的关键是正确确定排开液体的体积,识别液体密度,并熟练应用阿基米德原理公式。这些方法在实际生活和工程应用中都有重要意义。