Question

18．為了驗(yàn)證“阿基米德原理”，某同學(xué)利用以下器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：彈簧測力計(jì)，不同規(guī)格合金塊若干，溢水杯（足量的水），小桶，細(xì)線．

（1）上面四幅圖所示的是該同學(xué)進(jìn)行某次實(shí)驗(yàn)的四個(gè)步驟，給出你覺得合理的實(shí)驗(yàn)順序④①②③；根據(jù)圖中標(biāo)注的數(shù)據(jù)，可以求得本次實(shí)驗(yàn)所用的合金塊密度是4.0×10³kg/m³；
（2）換用不同的合金塊進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，下面是該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)設(shè)計(jì)的表格及填寫的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	物重 G/N	物體浸沒水中 測力計(jì)示數(shù)F/N	桶與排出水 總重G1/N	空桶重 G0/N	浮力 F浮/N	排開水重 G排/N
1	4.0	3.0	1.5	0.5	1.0	1.0
2	3.0	2.25	1.15	0.5	0.75	0.65
3	2.0	1.5	1.0	0.5	0.5	0.5
4

該同學(xué)在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與其他兩次反映的規(guī)律不相符，為了順利得到結(jié)論，他將第2次實(shí)驗(yàn)中G₁的數(shù)據(jù)“1.15N”改為“1.25N”，G_排的數(shù)據(jù)改為0.75N．請你指出他的做法錯(cuò)誤之處：篡改數(shù)據(jù)，沒有實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度（其它答案合理也可）；經(jīng)核實(shí)，確實(shí)是G₁的數(shù)據(jù)“1.15N”錯(cuò)誤，也排除了測量錯(cuò)誤的可能性，那么造成這一錯(cuò)誤的原因可能是溢水杯中水沒有裝滿．
（3）上述問題解決后，該同學(xué)得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于排開液體所受的重力，從而驗(yàn)證“阿基米德原理”，這個(gè)結(jié)論也表明物體所受的浮力只和物體排開液體的體積、排開液體的密度兩個(gè)因素有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）要先測合金塊的重力和空桶的重力，然后再把金屬塊浸沒水中，讀出測力計(jì)的示數(shù)，根據(jù)稱重法求出浮力；最后再測出桶和溢出水的重力減去空桶的重力得出排開水的重力；
（2）實(shí)驗(yàn)中要本著實(shí)事求是的態(tài)度，不能篡改和偽造數(shù)據(jù)；分析比較浮力大小和排開水的重力大小，由題意確定錯(cuò)誤之處；
（3）分析表中數(shù)據(jù)得出數(shù)據(jù)；根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排，分析回答．

解答 解：（1）驗(yàn)證阿基米德原理的實(shí)驗(yàn)過程是：
④用彈簧測力計(jì)測出小桶的重力；
①用彈簧測力計(jì)測出合金塊的重力；
②在溢水杯中盛滿水，將合金塊慢慢浸入水中，記下拉力；同時(shí)使溢出的水流入小桶；
③用彈簧測力計(jì)測出小桶和溢出的水的總重力，求出排出的水重力．
所以實(shí)驗(yàn)順序?yàn)椋孩堍佗冖郏?br />根據(jù)稱重法，合金塊沉沒時(shí)受到的浮力F_浮=G-F_示=4.0N-3.0N=1.0N，
根據(jù)阿基米德原理：
F_浮=ρ_水gV_排，
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.0N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.0×10^-4m³，即合金塊的體積V，
合金塊的密度：
ρ=$\frac{m}{V}=\frac{G}{gV}$=$\frac{4.0N}{10N/kg×1.0×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4.0×10³ kg/m³，
（2）這位同學(xué)在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與其他兩次反映的規(guī)律不相符，為了順利得到結(jié)論，他將第2次實(shí)驗(yàn)中G₁的數(shù)據(jù)“1.15N”改為“1.25N”，G_排的數(shù)據(jù)改為0.75N．故他的做法錯(cuò)誤之處：篡改數(shù)據(jù)，沒有實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度（其它答案合理也可）；
在第2次實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)稱重法，合金塊受到的浮力F′_浮=G′-F_′示=3.0N-2.25N=0.75N，大于排開的水重0.65N，
經(jīng)核實(shí)，確實(shí)是G₁的數(shù)據(jù)“1.15N”錯(cuò)誤，排除了測量錯(cuò)誤的可能性，那么造成這一錯(cuò)誤的原因可能是：溢水杯中水沒有裝滿；
（3）上述問題解決后，由表中數(shù)據(jù)，該同學(xué)得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于排開液體所受的重力，從而驗(yàn)證“阿基米德原理”；
這個(gè)結(jié)論也表明物體所受的浮力只和物體排開液體的體積、排開液體的密度兩個(gè)因素有關(guān)．
故答案為：（1）④①②③；4.0×10³；（2）篡改數(shù)據(jù)，沒有實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；溢水杯中水沒有裝滿；（3）排開液體所受的重力；排開液體的密度．

點(diǎn)評(píng) 本題驗(yàn)證“阿基米德原理”，考查操作過程、注意事項(xiàng)、稱重法測浮力、密度計(jì)算、誤差分析及數(shù)據(jù)處理等知識(shí)．