Question

3．為了探究浸在液體中的物體所受的浮力跟它排開液體所受的重力的關(guān)系，我校八（5）班部分同學(xué)進行了如圖所示的實驗：（圓柱筒測力計每一格表示0.5N）

（1）你覺得合理的實驗順序是丁、甲、乙、丙（或甲、丁、乙、丙）．
（2）圖乙所示的步驟中、合金塊部分浸入水中時所受的浮力0.5N，該時刻小桶中水所受的重力；若合金塊勻速向下移動時不慎碰到燒杯底部，此時合金塊所受的浮力小于該時刻桶中水所受的重力．（填“大于”、等于”或“小于”）
（3）他們緊接著想探究漂浮物體所受浮力的大小與排開水所受重力的大小的關(guān)系，為了完成該實驗，他們至少還要再次使用三 次彈簧測力計．
（4）根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)可知，合金塊的密度是4×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）要先測空桶和石塊的重力的重力，然后再把石塊沒入水中，測出石塊受到的拉力，根據(jù)稱重法求出浮力；最后再測出桶和溢出水的重力得出排開水的重力；
（2）根據(jù)稱重法求出浮力；若石塊碰到燒杯底部，石塊所受的浮力會小于排開的水重；
（3）探究漂浮物體所受浮力的大小與排開水所受重力的大小的關(guān)系，不需要用彈簧測力計拉著物體放入水中；
（4）根據(jù)G=mg求出合金塊的質(zhì)量，根據(jù)阿基米德原理求出合金塊浸沒入水中時排開水的體積即為合金塊的體積，利用密度公式求出合金塊的密度．

解答 解：（1）合理的實驗順序是：
丁、測出空桶所受的重力；
甲、測出實心合金塊所受的重力；
乙、把合金塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，測出合金塊所受的浮力，收集合金塊排開的水；
丙、測出桶和排開的水所受的重力．
其中丁和甲的步驟順序可以顛倒，不影響實驗效果．即合理的順序為：丁、甲、乙、丙（或甲、丁、乙、丙）；
（2）由圖中數(shù)據(jù)可知，合金塊受到的浮力：F_浮=2.0N-1.5N=0.5N；
石塊勻速向下移動時不慎碰到燒杯底部，石塊受到受豎直向下的重力、豎直向上的浮力和燒杯底對它向上的支持力，所以此時石塊所受的浮力將小于該時刻桶中水所受的重力．
（3）要探究漂浮物體受浮力的大小與排開水所受重力的大小的關(guān)系，把物體直接放入水中即可，不需要用彈簧測力計拉著物體放入水中，其他步驟與（1）相同，因此需要使用彈簧測力計三次．
（4）由圖甲合金塊的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2kg}{10N/kg}$=0.2kg，
合金塊完全浸沒時排開水的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N-1.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-5m³，
合金塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{5×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案為：（1）丁、甲、乙、丙（或甲、丁、乙、丙）；
（2）等于； 小于；（3）三；（4）4×10³．

點評 本題是一道綜合題，綜合考查了學(xué)生的實驗和計算能力，理解阿基米德原理是解答本題的關(guān)鍵．本題中的第（4）問，給了我們提供了一種測量物質(zhì)密度的方法．