通过下图所示的实验,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,由实验可得结论,这就是阿基米德原理;
【理论探究】
第一步:建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究,如下图所示;
第二步:理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理;
请你写出推导过程,提示:推导过程中所用物理量需要设定(可在下图中标出);
水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,内装质量为m的液体;现将一个底面积为的金属圆柱体放入液体中,圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没(与容器底接触但不密合),整个过程液体未溢出;金属圆柱体静止时所受浮力。
使用时,将密度计静置于待测液体中,读出吸管壁上液面处的数值即为液体密度。
【问题】某同学探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后,还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是,该同学进行了如下探究。
【证据】该同学用一块橡皮泥(不吸水)、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线,按如下步骤进行实验。
①如图a所示,用弹簧测力计测出橡皮泥的重力为____N;
②如图b所示,将橡皮泥捏成实心长方体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
③如图c所示,将同一块橡皮泥捏成实心圆柱体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
④如图d所示,将同一块橡皮泥捏成实心球体浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。
“海油观澜号”深远海浮式风电平台
2023年5月20日,我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网,标志着我国深远海风电关键技术取得重大进展。
“海油观澜号”由浮式基础和风机组成,整体高度超200米,总质量达1.1×107kg。平台采用“半潜式”设计,底部是一个三角形浮式基础,包括3个边立柱和1个中间立柱,图甲为其实物照片。浮式基础上方是高约83米的圆筒状柱子,柱子上方安装有机舱,机舱前部的3只大叶片驱动机舱中的发电机转子转动,生成绿色电力,年发电量将达2.2×107kW·h。
甲
乙