Question

某同学学习了浮力的有关知识后，制作了一台浮力秤，可方便地称量物体的质量，其构造如图甲所示．已知小筒底面积为10cm²，高度为20cm，秤盘中不放物体时，小筒浸入水中的深度为8cm，问：
（1）如图甲，当秤盘上不放物体时，小筒和秤盘的总重力是______牛；
（2）如图甲，当秤盘上不放物体时，应在小筒A处标出该浮力秤的______刻度；
（3）该秤能称出物体的最大质量是______kg？（g=10N/kg）

Answer 1

解：（1）当秤盘中不放物体，即水面平齐浮力秤的零刻线A时：
v_排=sh_A=10cm²×8cm=80cm³=80×10^-6m³，
∵F_浮=ρ_水v_排g=1×10³kg/m³×80×10^-6m³×10N/kg=0.8N，
又∵浮力秤漂浮
∴G=F_浮=0.8N；
（2）当秤盘上不放物体时，说明此时称量为0，因此水面A处应为零刻度；
（3）这台浮力秤最大v_排′，则
v_排′=sh=10cm²×（20cm-8cm）=120cm³=120×10^-6m³，
增加的最大浮力为：
F_浮′=ρ_水v_排′g=1×10³kg/m³×120×10^-6m³×10N/kg=1.2N
又∵浮力秤漂浮
∴G′=F_浮′=1.2N，
∴该秤能称出物体的最大质量为m′===0.12kg．
故答案为：0.8；0；0.12．
分析：先求出v_排，根据阿基米德原理和漂浮条件可求小筒和秤盘的总重力、能称出物体的最大质量．
点评：本题考查阿基米德原理和漂浮条件的应用，本题情景就是学生熟知的课本中的演示实验，由此展开探究活动，主要考查学生提出猜想的能力、设计和实施物理实验的能力以及科学探究的基本过程和方法．