Question

20．小明做“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的实验时，操作步骤如图所示．
（1）实验中，在A、B、C和D四个步骤中，弹簧测力计的示数分别是F₁、F₂、F₃和F₄，则物体（实心）受到的浮力F_浮=F₁-F₂．
（2）在B步骤中，若溢水杯中没有盛满水，则测得的浮力F_浮与杯中溢出水的重力G的大小关系是F_浮＞G．
（3）在B步骤中，逐渐增加物体浸没在水中的深度（物体不接触杯底），则弹簧测力计的示数不变（选填“变大”“变小”或“不变”）．
（4）由实验中测得的数据，还可以求出物体的密度表示式为ρ_物$\frac{{F}_{1}}{{{F}_{1}-F}_{2}}$ρ_水（水的密度用ρ_水表示）．

Answer 1

分析 （1）A、B步骤中测物体和空桶的重力，然后再将物体浸没在水中，测出拉力，最后测出排出的水和空桶的总重力；根据称重法即可求出浮力；
（2）根据阿基米德原理F_浮=G_排即可判断；
（3）根据称重法，弹簧测力计的示数变化情况即可做出判断；
（4）根据阿基米德原理，物体受到浮力大小等于排开液体的重力，排开液体的体积越大，受到浮力越大；根据实验测量原理进行分析．

解答 解：（1）根据称重法可知：F_浮=F₁-F₂；
（2）观察B图可知，烧杯内的水没有盛满，也就是说容器中溢出的水的重力G_溢一定小于石块排开水的重力G，根据阿基米德原理可知，物体所受浮力等于其排开水的重力，所以，F_浮＞G；
（3）在步骤B的操作中，逐渐增加物体浸没在水中的深度（物体不接触杯底），排开水的体积不变，受到的浮力不变，则弹簧测力计的示数不变；
（4）A步骤中测物体的重力G=F₁，
则物体的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{{F}_{1}}{g}$，
由F_浮=ρ_液gV_排得，物体的体积：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$，
则物体的密度ρ_物=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{{F}_{1}}{g}}{\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{F}_{1}}{{{F}_{1}-F}_{2}}$ρ_水．
故答案为：（1）F₁-F₂；（2）＞；（3）不变；（4）$\frac{{F}_{1}}{{{F}_{1}-F}_{2}}$ρ_水．

点评 本题是探究阿基米德原理的实验，首先要掌握阿基米德原理的内容，并掌握整个实验过程及应注意的事项．