Question

6．小辰同学在探究“浮力的大小”过程中，用弹簧测力计、石块（不考虑吸水性）、溢水杯，小桶等进行实验操作，按照如图所示A、B、C、D、E的步骤进行了实验，请根据图中信息完成以下问题：

（1）如图A所示，用细线栓住石块，用弹簧测力计测出其重力，弹簧测力计的示数为3.6N．
（2）由A、C两图可知，石块所受浮力为F_浮=1.4N．
（3）有B、E两图可知，被排开水的重力为G_排=1N．
（4）D步骤中溢出的水全部进入小桶中，若关系式F_浮=G_排成立，就可验证著名的原理．但是分析本实验数据发现F_浮≠G_排，请评估F_浮≠G_排出现的原因：C步骤时溢水杯中的水没有盛满．
（5）利用以上数据还可计算出石块的密度是2.6×10³kg/m³．（取g=10N/kg，结果保留一位小数）

Answer 1

分析 （1）弹簧测力计读数时，先观察量程，然后根据指针所在位置进行读数．
（2）物体在液体中受到的浮力等于在空气中时弹簧测力计的示数减去物体浸没在液体中弹簧测力计的示数．
（4）将水倒入溢水杯中时，要注意溢水杯中的水要盛满，否则造成测量数据不准确的现象，影响实验效果．
（5）根据图读出合金块的重力和浸没在水中时的拉力，则F_浮=G-F；根据m=$\frac{G}{g}$计算出合金块的质量；根据公式V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$求出金属块完全浸没时排开水的体积，即等于金属块的体积，最后由ρ=$\frac{m}{V}$计算出金属块的密度．

解答 解：（1）由图A可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，指针指在3N下面第3个小格上，所以在空气中石块的重力为G=3N+0.2N×3=3.6N．
（2）由图A可知，弹簧测力计测得石块的重力为G=3.6N；由图C可知，石块浸入水中后，弹簧测力计的指针指在2N下面第2个小格上，示数为F=2N+0.2N=2.2N，石块在水中所受浮力F_浮=G-F=3.6N-2.2N=1.4N．
（4）分析实验数据可以发现，F_浮＞G_排，产生这种现象的主要原因是C步时，溢杯中水没有盛满．
（5）由图甲知，G=4N，由图乙知，F=3N，则F_浮=G-F=4N-3N=1N；
合金块的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3.6N}{10N/kg}$=0.36kg；
由F_浮=ρ_液gV_排得，V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.4N}{1.0{×10}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.4×10^-4m³，
则ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.36kg}{1.4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$≈2.6×10³kg/m³．
故答案为：（1）3.6．
（2）A、C；1.4．
（4）C步骤时溢水杯中的水没有盛满．
（5）2.6×10³．

点评 本题考查了学生对于探究“浮力大小等于什么”这个实验过程的掌握，本题中小明出现的两个问题也恰恰是在做该实验时经常出现的问题，一定要注意．
对于（5），这是用浮力的知识测量物体的密度，关键是能够根据完全浸没时受到的浮力计算出物体的体积．