Question

為迎接2008年奧運會，我國運動健兒正進行刻苦訓練．一位質量為45kg的運動員在練習lOm跳臺跳水時，某次向上躍起后在空中的最高點A距水面的高度為10.5m（如圖所示）．假設運動員潛入水中的最大深度為3m，人的密度與水的密度相等（不考慮人的身高）．根據以上數據，求出三個未知的物理量．（p_水=1.0×lO³kg/m³）

Answer 1

分析：（1）根據運動員的質量，利用公式G=mg即可求出運動員的重力；
（2）運動員從跳臺起跳的高度為A距水面的高度減去lOm跳臺；
（3）根據液體壓強公式將h=3m代入p=ρ_水gh即可；
（4）根據密度公式變形利用V=

m

ρ

即可求出運動員的體積；
（5）因為根據運動員潛入水中，所以它排開的水的體積即為運動員的體積，然后利用F_浮=G_排=ρ_水gV_排即可求出運動員潛入水中受到的浮力；
（6）運動員從A點到水面，沿重力方向移動的距離為h=10.5m，利用W=Gh即可求出重力所做的功

解答：解：（1）運動員的重力為：G=mg=45kg×10N/kg=450N；
（2）運動員從跳臺起跳的高度為：h=10.5m-10m=0.5m；
（3）運動員在水下3m處的壓強為：p=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3m=3×10⁴Pa；
（4）運動員的體積為：V=

m

ρ

=

45kg

1×103kg/m3

=0.045m3；
（5）運動員潛入水中受到的浮力：
F_浮=G_排=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.045m³=450N；
（6）運動員從A點到水面，重力所做的功：W=Gh=450N×10.5m=4725J．

點評：此題屬于開放型，根據以上數據，可求出多個物理量，關鍵是學生對重力的計算，壓強的大小及其計算，密度公式的變形等知識點熟練掌握才行．