Question

7．小明将一个乒乓球压入水中的过程中．明显感受到浮力的作用，他想设计一个实验测出乒乓球刚好浸没到水中时受到的浮力（水的密度用ρ_水表示）．实验提供的器材如图所示：
（1）请你从图中选出实验所必需的实验器材：B、C、E；
（2）为了完成实验任务．需要测量的物理量是：空烧杯的质量，溢出的水和烧杯的总质量；
（3）乒乓球所受浮力的表达式为：F=（m₂-m₁）g；
（4）实验评估：测出的乒乓球受到的浮力会偏大（填“偏大”或“偏小”）

Answer 1

分析 （1）根据阿基米德原理，物体在液体中受到的浮力等于其排开液体的重力，即F_浮=G_排，实验中最关键的是能够想办法测出G_排，根据给出的器材，最好的方法是测出排出水的质量，根据密度公式变形计算排出水的体积，然后利用阿基米德原理得出G_排．
（2）实验评估：将乒乓球压入水中，用手指或针会使测得排开水的体积或质量偏大，据此分析．

解答 解：（1）实验所必需的实验器材：溢水杯，烧杯，托盘天平；
（2）①先用天平测出空烧杯的质量m₁；
②在溢水杯中盛满水，将烧杯放在溢水口的下方，用手指或细针将乒乓球刚好浸没到水中，用天平测出烧杯和溢出水的总质量m₂，
（3）用总质量减去空烧杯的质量即为排开水的质量，即m_排=m₂-m₁；
根据阿基米德原理可得，乒乓球刚好浸没到水中时受到的浮力：F=G_排=m_排g=（m₂-m₁）g；
（4）用手指或细针将乒乓球压入水中时，会使排开水的质量偏大，根据阿基米德原理可知，浮力的测量值偏大．
故答案为：
（1）B、C、E；（2）空烧杯的质量，溢出的水和烧杯的总质量；（3）（m₂-m₁）g；（4）偏大．

点评 本题主要考查了阿基米德原理的应用，关键要注意减小测量误差．