Question

在实验课中，为了测定密度小于水的小物块受到的浮力大小，现有如下器材：①小物块，②钩码．③弹簧测力计，④烧杯，⑤溢水杯，⑥杠杆，⑦天平，⑧细线，⑨直尺，⑩量筒．
（1）请根据所提供的器材设计一个测量方案（测量方案不必写出），要求该方案最简便、测得的浮力误差最小．写出你测浮力时必须用的器材，需直接测量的物理量，浮力的大小及实验依据的原理．器材（填写编号）：________；需直接测量的物理量：________；浮力的大小（用所测量的量表示）；F=________；实验原理：________．
（2）若将装满水的溢水杯放在已调好的天平上进行测量．当天平平衡时向溢水杯轻轻地放入小物块，溢出的水用量筒接走，当物块静止时，天平将________（选填“保持平衡”或“失去平衡”）；从量筒读出溢出的水的体积为12cm³，则小物块的质量为：________g．

Answer 1

解：（1）测量密度小于水的小物块受到的浮力大小，由于密度小于水的密度，所以物块会漂浮在水面上，物体漂浮是由二力平衡可知，浮力和重力是一对平衡力，大小相等，所以直接测出物块的质量，算出物块的重力便等于此物块漂浮在水面上受到的浮力，故答案为：①⑦；小物块质量m；mg；二力平衡；
（2）装满水的溢水杯，放入此物块后，物块漂浮在水面上，由二力平衡受到的浮力等于物块的重力，又由阿基米德原理可得，物块受到的浮力等于排开水的重力，即F_浮=G=G_排，所以m=m_排，放入溢水杯的物块的质量等于溢出水的质量，当物块静止时，天平将保持平衡；算出溢出水的质量便知道小物块的质量，由密度公式得m=ρv=1g/cm³×12cm³=12g，故此物块的质量为12g，故答案为：保持平衡，12．
分析：根据已有的知识进行分析，测量密度小于水的小物块受到的浮力大小，由于密度小于水的密度，所以物块会漂浮在水面上，物体漂浮是由二力平衡可知，浮力和重力是一对平衡力，大小相等，所以直接测出物块的质量，算出物块的重力便等于此物块漂浮在水面上漂浮受到的浮力；装满水的溢水杯，放入此物块后，物块漂浮在水面上，由二力平衡，受到的浮力等于物块的重力，又由阿基米德原理可得，物块受到的浮力等于排开水的重力，即F_浮=G=G_排，所以m=m_排，放入溢水杯的物块的质量等于溢出水的质量，当物块静止时，天平将保持平衡；算出溢出水的质量便知道小物块的质量．
点评：本题为实验探究题，考查物体密度小于液体密度的物体如何测量物体的浮力，只有在掌握物体浮沉条件的基础上，才能较好的答出，要求学生对基础知识的掌握和灵活应用．