Question

4．實(shí)驗(yàn)小組在探究“浮力的大小等于什么（阿基米德原理）”時(shí)：
（1）小明同學(xué)將小石塊浸沒(méi)水中，做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)．圖③中，小石塊所受的浮力為0.5N．為驗(yàn)證阿基米德原理，實(shí)驗(yàn)需要比較的物理量是小石塊所受的浮力和石塊排開(kāi)水的重力．
（2）小張同學(xué)將溢水杯中的水換作密度為0.8×10³kg/m³的煤油做了進(jìn)一步的探究，發(fā)現(xiàn)此時(shí)浮力的大小也遵循阿基米德原理．若實(shí)驗(yàn)過(guò)程和彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)均正確，則他將該小石塊浸沒(méi)煤油中時(shí)，圖③和圖④中的彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)應(yīng)該分別為1.1N和0.9N．
（3）為更進(jìn)一步驗(yàn)證阿基米德原理的普遍性，小王還把浸沒(méi)在水中的小石塊換成漂浮在水中的小木塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則此時(shí)至少還要使用3次彈簧測(cè)力計(jì)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)F_浮=G-F計(jì)算石塊所受的浮力；
阿基米德原理：物體浸在液體中所受浮力等于物體排開(kāi)液體的重力，由此判斷所需測(cè)量的物理量；
（2）根據(jù)阿基米德原理計(jì)算出小石塊的體積，由公式得出浮力的大小，判斷出測(cè)力計(jì)的示數(shù)；
（3）當(dāng)物體漂浮時(shí)，浮力與重力相等，只需測(cè)量物體的重力、空桶的重力及空桶和排開(kāi)液體的總重即可．

解答 解：（1）由①知，物體的重力G=1.5N，由③知，F(xiàn)=1.5N，則F_浮=G-F=1.5N-1N=0.5N；
根據(jù)阿基米德原理的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)中需要比較小石塊所受的浮力和石塊排開(kāi)水的重力；
（2）由F_浮=ρ_液gV_排得，小石塊的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-5m³；
小石塊浸沒(méi)在煤油中所受浮力為：F_浮′=ρ_煤油gV_排=0.8×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-5m³=0.4N；
③的示數(shù)：F′=G-F_浮′=1.5N-0.4N=1.1N；
④的示數(shù)：G_總=0.5N+0.4N=0.9N；
（3）由于木塊漂浮在水面上，浮力等于木塊的重力，所以需測(cè)量木塊的重力；
還需測(cè)量空桶的重力、空桶和水的總重力，所以至少需要測(cè)量3次．
故答案為：（1）0.5；石塊排開(kāi)水的重力；（2）1.1；0.9；（3）3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查知識(shí)點(diǎn)比較多，密度的計(jì)算、重力的計(jì)算、壓強(qiáng)的計(jì)算、浮力的計(jì)算及其公式變形，知道物體浸沒(méi)時(shí)排開(kāi)液體的體積和本身的體積相等是關(guān)鍵．