Question

5．在探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系实验中，测力计每小格0.5N．
（1）在溢水杯中装满水，如果不这样，G_排会偏小．
（2）小红认为图中实验步骤不太合理，也有可能使G_排偏小，那么不重复操作的合理步骤顺序是丁甲乙丙．
（3  根据甲乙两图可知，物体所受浮力为0.5N，还可以计算物体的密度是4×10³kg/m³．
（4）若物体接触容器底部且测力计有示数，则物体所受浮力不变．

Answer 1

分析 （1）根据阿基米德原理，浸在液体中的物体受到的浮力等于排开的液体受到的重力；若溢水杯没有装满水，物体排开的水不能全部溢出，排开的水会减小；
（2）要先测石块的重力和空桶的重力，然后再把石块没入水中，测出石块受到的拉力，根据称重法求出浮力；最后再测出桶和溢出水的重力得出排开水的重力；
（3）根据称重法求所受浮力；
根据G=mg求出合金块的质量，根据阿基米德原理求出合金块浸没入水中时排开水的体积即为合金块的体积，利用密度公式求出合金块的密度；
（4）物体所受浮力的大小与排开液体的体积和液体的密度有关，与浸没的深度无关．

解答 解：（1）在溢水杯装满水时，物体排开的水才能全部溢出，所以如果不这样，G_排会偏小；
（2）合理的实验顺序是：
丁、测出空桶所受的重力；
甲、测出实心合金块所受的重力；
乙、把合金块浸没在装满水的溢水杯中，测出合金块所受的浮力，收集合金块排开的水；
丙、测出桶和排开的水所受的重力．
（3）已知测力计每小格0.5N，则甲图中测力计示数为2N，乙图中测力计示数为1.5N，所以合金块受到的浮力：F_浮=2.0N-1.5N=0.5N，
合金块的质量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2N}{10N/kg}$=0.2kg，
合金块完全浸没时排开水的体积：V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×{10}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-5m³，
因为合金块浸没入水中，所以V=V_排=5×10^-5m³，
合金块的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{5×{10}^{-5}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
（4）由阿基米德原理公式F_浮=ρ_液gV_排可知，浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关．
当合金块浸没在水中时，若物体接触容器底部，但V_排一定，所受浮力不变．
故答案为：（1）装满水；（2）丁甲乙丙；（3）0.5；4×10³kg/m³；（4）不变．

点评 本题目就是考查学生对阿基米德实验的掌握程度，看学生能否掌握每个步骤，以及每一步要测量的对象，只要基本知识掌握扎实，题目不难做出．