《2025年基础训练大象出版社八年级物理下册教科版》

拓展创新 怀丙捞铁牛
小明利用实验器材，探究“捞铁牛”故事中蕴含的浮力知识。如图10.3-10乙所示，模拟铁牛的金属块A部分陷入淤泥内，小船装有沙石，细绳将金属块A和小船紧连，细绳对小船的拉力为$F_1$，此时小船有三分之一的体积露出水面；将小船内所有沙石清除后，金属块A被拉出淤泥静止在水中，细绳对小船的拉力为$F_2$，如图10.3-10丙所示。
已知金属块A所受的重力为$G_A$，细绳的质量和体积忽略不计，请你回答下列问题：
（1）请在图10.3-10乙中作出金属块A受到的力的示意图。
（2）用已知的物理量符号来表示图10.3-10丙中金属块A所受浮力的表达式：______。

答案： （1）示意图：过金属块A重心作竖直向下的重力$G_A$、竖直向上的浮力$F_{浮}$、竖直向上的拉力$F_1'$（$F_1'$与$F_1$大小相等，方向相反）、竖直向上的支持力$F_{支}$（淤泥的支持力）。
（2）$F_{浮A}=G_A+F_2$
解析：（2）图丙中金属块A静止，受竖直向下的重力$G_A$、竖直向上的浮力$F_{浮A}$、竖直向下的拉力$F_2'$（$F_2'$与$F_2$大小相等），平衡条件：$F_{浮A}=G_A+F_2'$，即$F_{浮A}=G_A+F_2$。

（2）用已知的物理量符号来表示图10.3-10丙中金属块A所受浮力的表达式：________。

答案： $F_浮=G_A - F_2$
解析：图丙中金属块A被拉出淤泥静止在水中，受力平衡，竖直向下的重力$G_A$等于竖直向上的浮力$F_浮$与细绳拉力$F_2$之和，即$G_A=F_浮+F_2$，故$F_浮=G_A - F_2$。