Question

6．如圖，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(guān)系，某同學進行了實驗：

（1）圖B中用細線將合金塊掛在彈簧測力計下，測出它的重力大小；
（2）比較圖C和圖D可知，合金塊在水中所受浮力與浸沒的深度無關(guān)；
（3）將合金塊浸入裝滿水的溢水杯中如圖C，合金塊所受浮力是0.5N，它排開液體受到的重力是0.5N；
（4）該同學做完實驗后得出的結(jié)論是浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開液體所受的重力，并計算出合金塊的密度是4×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）掌握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(guān)系實驗，通過稱重法測出物體受到的浮力，通過測量空桶及空桶與排出水的總重力得出排開水的重力，經(jīng)過比較得出阿基米德原理；
（2）比較兩圖中的區(qū)別及浮力的大小變化，得出結(jié)論；
（3）根據(jù)公式F_浮=G-F計算合金塊受到的浮力；
（4）根據(jù)A、D、E兩圖計算排開液體受到的重力，
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)等于物體的重力；
（2）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(guān)；
（3）由圖B知，合金塊的重力G=2.0N，由圖C知，合金塊受到的拉力F=1.5N，所以F_浮=G-F=2.0N-1.5N=0.5N；
（4）圖E中桶和排開水的重力為1.0N，所以排開水的重力G_排=1.0N-0.5N=0.5N；
根據(jù)計算結(jié)果，可見F_浮=G_排，說明浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開液體所受的重力；
由F_浮=ρ_水gV_排得，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，
合金塊的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2.0N}{10N/kg}$=0.2kg，
因為合金塊浸沒在水中，則合金塊的體積V=V_排=0.5×10^-4m³，
則合金塊的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案為：（1）重力；（2）深度；（3）0.5；0.5；（4）浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開液體所受的重力；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(guān)系實驗，考查了學生對實驗的掌握及理解，并考查了有關(guān)浮力及浮力變形公式的應(yīng)用，同時考查了有關(guān)密度的計算．