Question

科技小組想利用學到的浮力知識制作一個浮力秤．他們找來一個瓶身為圓柱狀體的空飲料瓶，剪掉瓶底，旋緊瓶蓋，在瓶蓋處系一塊質量適當?shù)男∈瘔K，然后將其倒置在水里，如圖所示．使用時，只要把被測物體投入空瓶中，從水面所對的刻度就可以直接讀出被測物體的質量．
（1）小石塊的作用是______；這時小石塊和飲料瓶受到的浮力______（大于/等于/小于）它們的重力；
（2）當浮力秤中不放被測物體時，水面所對位置為零刻度（如圖），這種浮力秤的質量刻度是______（均勻/不均勻）的．
（3）經(jīng)測量，該飲料瓶圓柱部分的橫截面積為50cm²．現(xiàn)在要在飲料瓶的豎直標線上刻上對應的被測物體質量值．通過計算，說出在零刻度線之上1cm處應刻上的對應質量值．（水的密度為1000kg/m³）

Answer 1

解：
（1）如果沒有石塊，浮力秤容易歪斜，難以豎直漂浮在水中，所以石塊的作用可以使浮力秤能夠豎直地漂浮在水中；由于二者漂浮，它們受到的浮力等于總重；
（2）設被測物體的質量為m，飲料瓶圓柱狀部分的橫截面積為S，在浮力秤中放入被測物體后，瓶身浸入的深度增加值為h，則：
浮秤再次漂浮時，增大的浮力等于增大的重力：△F_浮=G，
即：ρ_水gS=mg，
可得：h=，
∵ρ_水、S為定值，
∴h與m成正比，即該浮力秤質量的制度是均勻的；
（3）∵h=，
∴m=ρ_水Sh，
當h=1cm時，
m=ρ_水Sh=1.0×10³kg/m³×50×10^-4m²×0.01m=0.50kg=50g．
故答案為：（1）使浮力秤能夠豎直地漂浮在水中，等于；（2）均勻；（3）在零刻度線之上1cm處應刻上的對應質量值是50g．
分析：（1）如果沒有石塊，飲料瓶容易歪斜；根據(jù)物體的漂浮條件判斷小石塊和飲料瓶受到的浮力和它們的重力的大小小關系；
（2）設被測物體的質量為m，瓶身浸入的深度增加值為h，根據(jù)阿基米德原理和物體的漂浮條件得出h與m的關系式，進而判斷刻度是否均勻；
（3）根據(jù)上面得出的h與m的關系式求出刻度1cm對應的質量即可．
點評：本題考查了學生對阿基米德原理和物體漂浮條件的掌握和運用，能找出h與m的關系式是本題的關鍵；此題涉及到的知識點較多，綜合性較強，屬于難題．