水面上漂浮着内有铁块的冰,当冰全部熔化后,容器中的水面如何变化?
方法一:
分析:
冰块熔化前:铁块在冰块中,不受浮力。冰块受三个力作用,即重力、浮力和铁块施加的压力,这三个力平衡。
冰块熔化后:铁块下沉,所受浮力小于铁块重力。冰块化成的水在水中漂浮(或悬浮),受的浮力等于冰块重。
解答:
铁块和冰块漂浮在水面,冰块熔化前,受到的浮力=冰块排开的水重=铁块重+冰块重,
冰块熔化后,化成的水受的浮力=化成的水排开的水重=冰块重,
冰块熔化后比熔化前,排开的水重减少值=浮力减少值=铁块重,水面将会下降。
铁块原来被包围在冰块中,不受浮力作用,即受的浮力为0,
铁块在水中会下沉,沉入水中后,受的浮力<铁块重,
铁块沉入水中后,排开的水重增加值=放入后铁块受的浮力<铁块重,水面将会上升。
可见,铁块沉入水底后,水面上升的高度小于水面下降的高度,最终导致水面下降。
方法二:
冰块熔化前,因为“内有铁块的冰”漂浮在水面上,所以它们排开的水重(受到的浮力)等于铁块和冰的总重。
冰块熔化后,铁块沉到容器底部,铁块受到的浮力小于铁块重;冰化成的水漂浮(或悬浮)在水中,受到的浮力等于冰化成的水重,等于冰块重。所以铁块和冰化成的水总共受到的浮力小于冰熔化前铁块和冰的总重,即铁块和冰化成的水排开的(原来容器中的)水重小于冰熔化前铁块和冰的总重。
这就是说,冰块熔化后比冰块熔化前总共排开的(原来容器中的)水重小,冰块熔化后比冰块熔化前总共排开的(原来容器中的)水的体积小,所以冰块熔化后水面会下降。 |