Question

20．如圖所示是探究“浮力的大小等于什么”的實(shí)驗(yàn)圖，通過對(duì)下圖的分析，回答下列問題：（彈簧測(cè)力計(jì)每一小格表示0.5N，例如圖乙中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.0N）
（1）由乙、丙兩圖可測(cè)得合金塊所受的浮力F_浮=0.5N，再由甲、丁兩圖可得合金塊排開的水受到的重力G_排，比較可得到的結(jié)論是浸在液體中的物體受到的浮力等于它排開的液體受到的重力．
（2）若溢水杯里的水沒裝滿，導(dǎo)致本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的F_浮＞G_排（選填“＞”、“＜”或“=”）
（3）分析以上信息，我們還可以知道這個(gè)合金塊的密度是4×10³kg/m³．
（4）小明同學(xué)利用上面實(shí)驗(yàn)中的器材和小木塊，進(jìn)一步探究了漂浮在水面上的物體所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理．但實(shí)驗(yàn)過程中有一個(gè)步驟與上面明顯不同，這個(gè)步驟是圖丙（選填代號(hào)即可）．

Answer 1

分析 （1）合金塊所受的浮力等于物體的重力減去浸入液體時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；物體排開液體的重力等于桶和排開水所受的重力減去空桶的重力，然后比較浮力和排開水所受的浮力得出結(jié)論；
（2）溢水杯的水沒裝滿，會(huì)導(dǎo)致有一部分水沒有排出溢水杯；
（3）物體溢出水的體積和合金塊的體積相等，根據(jù)G=mg和ρ=$\frac{m}{V}$求出合金塊的體積，再根據(jù)密度公式求出合金塊的密度；
（4）物體漂浮在水面上時(shí)受到的浮力等于物體的重力，此時(shí)不需要用彈簧測(cè)力計(jì)提著木塊，據(jù)此分析圖示答題．

解答 解：（1）彈簧測(cè)力計(jì)每一小格表示0.5N，由圖乙可知，G=2N；
由圖丙可知，F(xiàn)′=1.5N，
石塊在水中受到的浮力為：F_浮=G-F′=2N-1.5N=0.5N；
由圖甲可知，空桶的重力G_桶=0.5N，
由圖丁可知，水和桶的重力G_總=1N，
桶中水的重力：G_排=G_總-G_桶=1N-0.5N=0.5N；
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可見F_浮=G_排，說(shuō)明浸在液體中的物體受到的浮力等于它排開的液體受到的重力；
（2）溢水杯的水沒裝滿，物體放入溢水杯時(shí)，先要使溢水杯滿了才可以向外排水，故在此過程中，物體受到的浮力大于排出的水的重力；
（3）由于物體溢出水的體積和合金塊的體積相等，
故根據(jù)G=mg和ρ=$\frac{m}{V}$可得，合金塊的體積V=V_溢水=$\frac{{m}_{溢水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{G}_{溢水}}{{ρ}_{水}g}$，
合金塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{G}{g×\frac{{G}_{溢水}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{{G}_{溢水}}×{ρ}_{水}$=$\frac{2N}{0.5N}×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}$=4×10³kg/m³；
（4）物體漂浮在水面上，受到的浮力等于它的重力，測(cè)量漂浮的物體受到的浮力時(shí)，不需要用彈簧測(cè)力計(jì)提著物體，“探究漂浮在水面上的物體所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”的實(shí)驗(yàn)步驟與圖丙不同．
故答案為：（1）0.5；浸在液體中的物體受到的浮力等于它排開的液體受到的重力；（2）＞；（3）4×10³；（4）圖丙．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了驗(yàn)證阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵是知道該實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證方法，同時(shí)要注意物體漂浮時(shí)受到的浮力不能用稱重法進(jìn)行測(cè)量．