張虎崗

《西游記》《紅樓夢(mèng)》《三國(guó)演義》《水滸傳》《鏡花緣》等都是我國(guó)優(yōu)秀的古典名著，在這些名著中，不僅有一個(gè)個(gè)跌宕起伏、扣人心弦的故事，還有許多生動(dòng)有趣的物理知識(shí)。今天，就和同學(xué)們一起品味名著中的物理知識(shí)。

在《西游記》中有一段“龍宮借寶”的故事，說(shuō)的是孫悟空得到如意金箍棒的經(jīng)過(guò)。

龍王果引導(dǎo)至海藏中間，忽見(jiàn)金光萬(wàn)道。龍王指定道：“那放光的便是?！蔽蚩樟靡律锨?，摸了一把，乃是一根鐵柱子，約有斗來(lái)粗，二丈有余長(zhǎng)。他盡力兩手撾（zhuā，古同“抓”）過(guò)道：“忒粗忒長(zhǎng)些！再短些細(xì)些方可用?！闭f(shuō)畢，那寶貝就短了幾尺，細(xì)了一圍。悟空又顛一顛道：“再細(xì)些更好！”那寶貝真?zhèn)€又細(xì)了幾分。悟空十分歡喜，拿出海藏看時(shí)，原來(lái)兩頭是兩個(gè)金箍，中間乃一段烏鐵;緊挨箍有鐫成的一行字，喚作“如意金箍棒”，重一萬(wàn)三千五百斤。心中暗喜道：“想必這寶貝如人意！”一邊走，一邊心思口念，手顛著道：“再短細(xì)些更妙！”拿出外面，只有二丈長(zhǎng)短，碗口粗細(xì)。

問(wèn)：（1）金箍棒未變小時(shí)，“約有斗來(lái)粗，二丈有余長(zhǎng)”“重一萬(wàn)三千五百斤”。按國(guó)際單位制計(jì)算，金箍棒體積約0.86 m3，質(zhì)量為6750 kg。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，金箍棒有沒(méi)有可能是由鐵制成的？（ρ鐵=7.9 ×103 kg/m3）

（2）設(shè)海水的密度為1.0 × 103 kg/m3，當(dāng)金箍棒體積變?yōu)榧s0.2 m3時(shí)，在海水中孫悟空將它豎直上提1000 m，至少要對(duì)金箍棒做多少功？

（3）有同學(xué)認(rèn)為，如意金箍棒可以自己上升到海面，你認(rèn)為這種說(shuō)法正確嗎？為什么？

分析：第（1）小題要求判斷金箍棒有沒(méi)有可能是鐵制成的，需先計(jì)算出金箍棒的密度，然后和鐵的密度進(jìn)行比較。如果兩個(gè)密度值相差不大，則金箍棒可能是由鐵制成的;如果相差較大，則金箍棒不可能是由鐵制成的。第（2）小題是計(jì)算對(duì)金箍棒所做的功，距離已知，需先求出向上提棒所用的力。需明確的是在海水中提起物體所用的力并不等于物體所受重力，而是物體所受的重力與浮力之差。另外，在計(jì)算浮力時(shí)，還要注意金箍棒此時(shí)的體積。第（3）小題可以結(jié)合物體的浮沉條件以及金箍棒體積的可變性進(jìn)行分析。

解：（1）金箍棒的密度ρ = [mV] = [6750 kg0.86 m3] ≈ 7.8 × 103 kg/m3，

該密度與鐵的密度接近，所以金箍棒有可能是由鐵制成的。

（2）金箍棒所受重力G=mg=6750 kg × 10 N/kg=6.75 × 104 N，

金箍棒浸沒(méi)在海水中，排開(kāi)海水的體積V排=V′=0.2 m3，

金箍棒浸沒(méi)在海水中受到的浮力F浮=G排=ρ水gV排=1.0 × 103 kg/m3 × 10 N/kg × 0.2 m3=2 × 103 N，

在海水中向上提金箍棒所用最小的力F =G-F浮= 6.75 × 104? N-2 × 103 N=6.55 × 104 N，

孫悟空至少對(duì)金箍棒做的功W =Fs =6.55 × 104? N × 1000 m=6.55 × 107 J。

（3）金箍棒在海水中受到重力和浮力的作用，將金箍棒變長(zhǎng)變粗，當(dāng)其體積足夠大時(shí)，海水對(duì)金箍棒的浮力會(huì)大于金箍棒自身所受重力，金箍棒就會(huì)自行浮到海面。

點(diǎn)撥：在讀題、解題的過(guò)程中，同學(xué)們也經(jīng)歷了從“原始問(wèn)題”中提取信息、轉(zhuǎn)化信息，進(jìn)而編制試題、解答試題的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生“我怎么沒(méi)想到這里面的物理知識(shí)呢？”的想法，有助于養(yǎng)成應(yīng)用物理知識(shí)分析問(wèn)題的習(xí)慣。

【拓展練習(xí)】

1. 小說(shuō)《鏡花緣》第七十九回有這樣一段：寶云把奶公叫來(lái)問(wèn)問(wèn)家鄉(xiāng)光景，并問(wèn)南邊有何新聞。奶公道：“別無(wú)新聞：只有去歲起了一陣大風(fēng)，把我院內(nèi)一口井忽然吹到墻外去。”綠云道：“如此大風(fēng)，卻也少見(jiàn)?！蹦坦溃骸安徊m小姐說(shuō)：我家是個(gè)籬笆墻。這日把籬笆吹過(guò)井來(lái)，所以倒像把井吹到墻外去?！痹谶@里，奶公說(shuō)“井”被吹到籬笆墻外是以為參照物的，若以地面為參照物，“井”是的，這也說(shuō)明運(yùn)動(dòng)和靜止是。

2. 《紅樓夢(mèng)》里是這樣描述鳳姐出場(chǎng)的：劉姥姥、黛玉、寶玉及一些三姑四姐們正在屋里談得高興，這時(shí)門外走廊傳來(lái)一陣爽朗的笑聲，“原來(lái)她們都在這兒啦。”寶玉一聽(tīng)這聲音便道“鳳姐來(lái)了。”寶玉一聽(tīng)見(jiàn)聲音，便知道是鳳姐，靠的是（ ）。

A. 聲音的響度 B. 聲音的音色

C. 聲音的音調(diào) D. 聲音的傳播速度

答案：1. 籬笆 靜止 相對(duì)的 2. B