Question

13．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重力的關系，小華同學進行了如圖所示的實驗．

（1）圖（B）中用細線將合金塊靜止掛在彈簧測力計下，其目的是利用轉(zhuǎn)換法測量合金塊的重力．
（2）將合金塊浸入裝滿水的溢水杯中，如圖（C）所示，合金塊所受浮力是0.5N．
（3）比較圖（C）和圖（D）可知，合金塊在水中所受浮力與浸沒在液體中的深度無關．
（4）小華同學做完實驗總結(jié)出規(guī)律后，計算合金塊的密度是4×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）將合金塊靜止掛在彈簧測力計下，彈簧測力計測量的是對合金塊的拉力，根據(jù)物體受力平衡即可得出物體受到的重力；
（2）根據(jù)公式F浮=G-F計算合金塊受到的浮力；
（3）比較圖（C）和圖（D）中的區(qū)別及浮力的大小變化，得出結(jié)論；
（4）根據(jù)物體的重力計算出其質(zhì)量，根據(jù)排開水的體積得知金屬塊的體積，由公式ρ=$\frac{m}{V}$計算出金屬塊的密度．

解答 解：（1）圖B中用細線將合金塊掛在彈簧測力計下，此時測力計的示數(shù)是對合金塊的拉力，由于物體處于靜止平衡狀態(tài)，則拉力與重力時一對平衡力，則測力計的示數(shù)等于物體的重力，所以是利用轉(zhuǎn)換法測量合金塊重力；
（2）由圖B知，金屬塊的重力G=2.0N，由圖C知，金屬塊受到的拉力F=1.5N，所以F_浮=G-F=2.0N-1.5N=0.5N；
（3）由圖C、D知，金屬塊浸沒在水中的深度不同，但測力計的示數(shù)不變即浮力大小不變，得合金塊在水中所受浮力與浸沒的深度無關；
（4）由F_浮=ρ_水gV_排得，V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.5×10^-4m³；
金屬塊的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2.0N}{10N/kg}$=0.2kg
所以ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案為：（1）合金塊的重力；（2）0.5；（3）深度；（4）4×10³kg/m³．

點評 此題是探究浸在液體中的物體所受的浮力跟它排開液體所受重力的關系實驗，考查了學生對實驗的掌握及理解，并考查了有關浮力及浮力變形公式的應用，同時考查了有關密度的計算．