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14. 如图所示,水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)底面积为$0.01\ \mathrm{m}^2$,容器内盛有质量为4 kg的水。一实心木块漂浮在水面上,木块的质量为0.6 kg,体积为$1× 10^{-3}\ \mathrm{m}^3$。g 取 10 N/kg,求:
(1)木块的密度。
(2)木块受到的重力。
(3)木块受到的浮力。
(4)此时容器对水平桌面的压强。
(1)木块的密度。
(2)木块受到的重力。
(3)木块受到的浮力。
(4)此时容器对水平桌面的压强。
答案
14.(1)$0.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$ (2)$6\ \mathrm{N}$ (3)$6\ \mathrm{N}$ (4)$4.6×10^3\ \mathrm{Pa}$
解析
【分析】
本题考查密度、重力、浮力、压强的基础计算，需根据对应公式逐步推导：
(1) 木块密度利用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$计算；
(2) 木块重力利用重力公式$G=mg$计算；
(3) 木块漂浮时，根据漂浮条件，浮力等于自身重力；
(4) 容器重力忽略，容器对水平桌面的压力等于水和木块的总重力，再结合压强公式$p=\frac{F}{S}$计算压强。
【解析】
解：
(1) 木块的密度：
$\rho_{\mathrm{木}}=\frac{m_{\mathrm{木}}}{V_{\mathrm{木}}}=\frac{0.6\ \mathrm{kg}}{1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3}=0.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$；
(2) 木块受到的重力：
$G_{\mathrm{木}}=m_{\mathrm{木}}g=0.6\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=6\ \mathrm{N}$；
(3) 木块漂浮在水面上，根据漂浮条件，木块受到的浮力等于自身重力，即：
$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{木}}=6\ \mathrm{N}$；
(4) 容器重力忽略不计，容器对水平桌面的压力等于水和木块的总重力：
水的重力$G_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{水}}g=4\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=40\ \mathrm{N}$，
总压力$F=G_{\mathrm{水}}+G_{\mathrm{木}}=40\ \mathrm{N}+6\ \mathrm{N}=46\ \mathrm{N}$，
容器对桌面的压强：
$p=\frac{F}{S}=\frac{46\ \mathrm{N}}{0.01\ \mathrm{m}^2}=4.6×10^3\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1)$0.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$；(2)$6\ \mathrm{N}$；(3)$6\ \mathrm{N}$；(4)$4.6×10^3\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
密度计算、重力计算、浮力（漂浮条件）、压强计算
【点评】
本题为力学基础应用题，考察核心公式的直接应用，步骤清晰，难度较低，适合巩固基础知识点。
【难度系数】
0.8
本题考查密度、重力、浮力、压强的基础计算，需根据对应公式逐步推导：
(1) 木块密度利用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$计算；
(2) 木块重力利用重力公式$G=mg$计算；
(3) 木块漂浮时，根据漂浮条件，浮力等于自身重力；
(4) 容器重力忽略，容器对水平桌面的压力等于水和木块的总重力，再结合压强公式$p=\frac{F}{S}$计算压强。
【解析】
解：
(1) 木块的密度：
$\rho_{\mathrm{木}}=\frac{m_{\mathrm{木}}}{V_{\mathrm{木}}}=\frac{0.6\ \mathrm{kg}}{1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3}=0.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$；
(2) 木块受到的重力：
$G_{\mathrm{木}}=m_{\mathrm{木}}g=0.6\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=6\ \mathrm{N}$；
(3) 木块漂浮在水面上，根据漂浮条件，木块受到的浮力等于自身重力，即：
$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{木}}=6\ \mathrm{N}$；
(4) 容器重力忽略不计，容器对水平桌面的压力等于水和木块的总重力：
水的重力$G_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{水}}g=4\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=40\ \mathrm{N}$，
总压力$F=G_{\mathrm{水}}+G_{\mathrm{木}}=40\ \mathrm{N}+6\ \mathrm{N}=46\ \mathrm{N}$，
容器对桌面的压强：
$p=\frac{F}{S}=\frac{46\ \mathrm{N}}{0.01\ \mathrm{m}^2}=4.6×10^3\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1)$0.6×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$；(2)$6\ \mathrm{N}$；(3)$6\ \mathrm{N}$；(4)$4.6×10^3\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
密度计算、重力计算、浮力（漂浮条件）、压强计算
【点评】
本题为力学基础应用题，考察核心公式的直接应用，步骤清晰，难度较低，适合巩固基础知识点。
【难度系数】
0.8
15.生活中,我们会购买一些玻璃罐装食品,在打开的过程中发现,玻璃罐的盖子很难打开。
请设计两种打开盖子的方法,并运用所学的物理知识解释其原因。(可以配图说明)
请设计两种打开盖子的方法,并运用所学的物理知识解释其原因。(可以配图说明)
答案
15.方法一:如图甲,将一块毛巾包在玻璃罐的盖子上面,再用手拧盖子,玻璃罐就容易打开了。
原因:在压力相同时,用毛巾包在玻璃罐的盖子上面增大了接触面的粗糙程度,从而增大了手与盖子之间的摩擦力,因此更容易打开玻璃罐的盖子。
方法二:如图乙,找一把钢勺,在盖子与瓶子的接口处,撬开一些缝隙,让空气进去,然后用手轻轻一拧,玻璃罐就打开了。
原因:在盖子与瓶子的接口处,撬开一些缝隙,让空气进去,使玻璃罐内的气压增大,减小了盖子和玻璃罐之间的压力差,从而减小了盖子和玻璃罐之间的摩擦,所以更容易打开玻璃罐的盖子。
解析
【分析】
首先明确玻璃罐盖子难打开的核心原因：一是手与盖子间的摩擦力较小，二是罐内气压小于外界大气压，导致盖子与罐之间存在较大压力，摩擦力随之增大。解题时可从增大摩擦力、减小罐内外气压差两个角度设计方法，结合对应的物理知识解释即可。
【解析】
方法一：将毛巾包在玻璃罐盖子上再拧开。原因：在压力一定时，毛巾增大了手与盖子接触面的粗糙程度，从而增大了两者间的摩擦力，使盖子更容易被拧开。
方法二：用钢勺在盖子与罐的接口处撬开缝隙，让空气进入后再拧开。原因：撬开缝隙后，罐内进入空气，罐内气压增大，减小了盖子与罐之间的压力差，从而减小了两者间的摩擦力，使盖子更容易被拧开。
【答案】
15.方法一:如图甲,将一块毛巾包在玻璃罐的盖子上面,再用手拧盖子,玻璃罐就容易打开了。
原因:在压力相同时,用毛巾包在玻璃罐的盖子上面增大了接触面的粗糙程度,从而增大了手与盖子之间的摩擦力,因此更容易打开玻璃罐的盖子。
方法二:如图乙,找一把钢勺,在盖子与瓶子的接口处,撬开一些缝隙,让空气进去,然后用手轻轻一拧,玻璃罐就打开了。
原因:在盖子与瓶子的接口处,撬开一些缝隙,让空气进去,使玻璃罐内的气压增大,减小了盖子和玻璃罐之间的压力差,从而减小了盖子和玻璃罐之间的摩擦,所以更容易打开玻璃罐的盖子。
【知识点】
摩擦力、大气压强
【点评】
本题紧密联系生活实际，考查物理知识在生活中的应用，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，要求学生能将所学物理原理迁移到实际问题解决中。
【难度系数】
0.6
首先明确玻璃罐盖子难打开的核心原因：一是手与盖子间的摩擦力较小，二是罐内气压小于外界大气压，导致盖子与罐之间存在较大压力，摩擦力随之增大。解题时可从增大摩擦力、减小罐内外气压差两个角度设计方法，结合对应的物理知识解释即可。
【解析】
方法一：将毛巾包在玻璃罐盖子上再拧开。原因：在压力一定时，毛巾增大了手与盖子接触面的粗糙程度，从而增大了两者间的摩擦力，使盖子更容易被拧开。
方法二：用钢勺在盖子与罐的接口处撬开缝隙，让空气进入后再拧开。原因：撬开缝隙后，罐内进入空气，罐内气压增大，减小了盖子与罐之间的压力差，从而减小了两者间的摩擦力，使盖子更容易被拧开。
【答案】
15.方法一:如图甲,将一块毛巾包在玻璃罐的盖子上面,再用手拧盖子,玻璃罐就容易打开了。
原因:在压力相同时,用毛巾包在玻璃罐的盖子上面增大了接触面的粗糙程度,从而增大了手与盖子之间的摩擦力,因此更容易打开玻璃罐的盖子。
方法二:如图乙,找一把钢勺,在盖子与瓶子的接口处,撬开一些缝隙,让空气进去,然后用手轻轻一拧,玻璃罐就打开了。
原因:在盖子与瓶子的接口处,撬开一些缝隙,让空气进去,使玻璃罐内的气压增大,减小了盖子和玻璃罐之间的压力差,从而减小了盖子和玻璃罐之间的摩擦,所以更容易打开玻璃罐的盖子。
【知识点】
摩擦力、大气压强
【点评】
本题紧密联系生活实际，考查物理知识在生活中的应用，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，要求学生能将所学物理原理迁移到实际问题解决中。
【难度系数】
0.6
