Question

20．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的重力的關(guān)系，某同學(xué)進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：
（1）你覺得合理的實(shí)驗(yàn)順序是丁甲乙丙．
（2）選用其他液體多次實(shí)驗(yàn)后，可得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受的浮力，等于它排開液體所受的重力．
（3）合金塊的密度是4×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）要先測合金塊的重力和空桶的重力，然后再把金屬塊沒入水中，測出合金塊受到的浮力，最后再測出桶和溢出水的重力；
（2）根據(jù)阿基米德原理即可解答；
（3）合金塊的質(zhì)量可根據(jù)公式m=$\frac{G}{g}$算出，合金塊的體積等于它浸沒入水中時排開水的體積，所以合金塊的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，知道了合金塊的質(zhì)量和體積，就可以利用密度公式ρ=$\frac{m}{V}$算出合金塊的密度了．

解答 解：（1）合理的實(shí)驗(yàn)順序是：丁、測出空桶所受的重力；
甲、測出實(shí)心合金塊所受的重力；
乙、把合金塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，測出合金塊所受的浮力，收集合金塊排開的水；
丙、測出桶和排開的水所受的重力．
（2）由圖中數(shù)據(jù)可知，合金塊受到的浮力：F_浮=2.0N-1.5N=0.5N，
合金塊沒入水中后排開水的重力：G_排水=G_桶和水-G_空桶=1.0N-0.5N=0.5N，
再結(jié)合阿基米德原理可知，浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開液體所受的重力；
（3）合金塊的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2.0N}{10N/kg}$=0.2kg，
由F_浮=ρ_液gV_排得合金塊排水體積：V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-5m³，
因?yàn)楹辖饓K浸沒入水中，所以V=V_排=5×10^-5m³，
合金塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{5×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案為 （1）丁甲乙丙；
（2）等于它排開液體所受的重力；
（3）4×10³．

點(diǎn)評 本題是一道綜合題，綜合考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力，理解阿基米德原理是解答本題的關(guān)鍵．本題中的第（1）問，關(guān)于實(shí)驗(yàn)順序要注意：要先測合金塊的重力，再測合金塊的浮力，最后再測排出水的重力；本題中的第（3）問，給了我們一種計(jì)算體積的方法，那就是依據(jù)阿基米德原理利用浮力除以水的密度和g來計(jì)算．