Question

如圖小紅用彈簧秤吊著一金屬塊逐漸放入水中，右圖圖象反映了這個(gè)過程中彈簧秤的示數(shù)的變化情況．
（1）阿基米德原理的內(nèi)容是

浸在液體中的物體受到的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力

，公式是

F_浮=G_排

（2）金屬塊完全浸沒在水中受到的浮力是多大？金屬塊的體積是多大？
（3）最后金屬塊受到水的壓強(qiáng)是多少？
（4）請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明“液體壓強(qiáng)與液體密度有關(guān)”這一結(jié)論的正確性．

Answer 1

分析：（1）阿基米德原理的內(nèi)容是：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開液體的重力．
（2）首先明確金屬塊逐漸向下浸入水中時(shí)，浸入體積越大，排開液體的體積越大，受到的浮力越大，當(dāng)完全浸入后，浮力不再變化；
由力的平衡可知，拉力大小應(yīng)該等于重力大小與浮力大小之差，即F=G-f；因?yàn)槲矬w全部浸沒，所以V_排=V_物，再根據(jù)F_浮=ρgV_排的公式變形即可求出金屬塊的體積，；
（3）知道金屬塊底部所處的深度，利用液體壓強(qiáng)公式求金屬塊底部受到的水的壓強(qiáng)．
（4）要注意轉(zhuǎn)換法在物理實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用，本實(shí)驗(yàn)中，液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小不容易觀察到，因此用U形管兩側(cè)的液面高度差來反映液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大�。�
影響液體壓強(qiáng)的因素有：液體的密度和浸入液體的深度，在探究液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系時(shí)，就要控制壓強(qiáng)計(jì)浸入液體的深度保持不變．

解答：解：（1）阿基米德原理的內(nèi)容：浸在液體中的物體受到的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力．公式為：F_浮=G_排．
故答案為：浸在液體中的物體受到的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力；F_浮=G_排．
（2）由圖象可知，金屬塊逐漸向下浸入水中時(shí)，由5N減小到2N時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不再下降，由力的平衡可知，F(xiàn)_浮=G-f=5N-2N=3N；
∵V_排=V_物，F(xiàn)_浮=ρgV_排，
∴V_物=

F浮

ρ水g

=

3N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=3×10^-4m³，
答：金屬塊完全浸沒在水中受到的浮力是3N；金屬塊的體積是3×10^-4m³．
（3）h=10cm=0.1m，
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1000Pa；
答：最后金屬塊受到水的壓強(qiáng)是1000Pa．
（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：把壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒浸沒在深度相同而液體密度不同的液體中，如下圖甲和乙所示，觀察U型管兩側(cè)的液面高度差，如果兩次實(shí)驗(yàn)中的液面高度差不等，就說明液體壓強(qiáng)和液體密度有關(guān)，否則，液體壓強(qiáng)和液體密度無關(guān)．
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖如下：

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)密度公式、阿基米德原理、液體壓強(qiáng)公式的掌握和運(yùn)用，本題關(guān)鍵：一是用好隱含條件“物體浸沒水中時(shí)排開水的體積等于物體的體積，二是知道深度h的含義（從液體內(nèi)某點(diǎn)到液面的垂直距離）．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)注意轉(zhuǎn)換法和控制變量法在物理實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用．