Question

17．如图所示的实验过程，可验证阿基米德原理，其中“步骤B”不一定（选填“一定”或“不一定”）浸没液体中，若图中弹簧测力计的四个示数值F₁、F₂、F₃、F₄满足关系式F₁-F₂=F₄-F₃ 时，则可以验证该原理．若F₁=2.5N，F₂=2N，则弹簧测力计所吊物体的密度为5×10³kg/m³ ．

Answer 1

分析 （1）由图可知，该实验可测出浮力和排开液体的重力，所以该实验可验证阿基米德原理；
（2）无论物体是部分浸入还是浸没在液体中，阿基米德原理都是成立的，所以“步骤B”不一定浸没在液体中；
（3）由图可知，根据AB两图可测出物体浸在液体中受到的浮力，根据CD两图可测出物体排开液体的重力，再根据阿基米德原理的内容进行解答；
（4）若F₁=2.5N，F₂=2N，则根据F_浮=F₁-F₂可求出物体浸没在水中受到的浮力；由F_浮=ρ_水gV_排可得物体的体积，根据G=mg求出物体的质量，最后根据密度公式求出物体的密度．

解答 解：（1）由图可知，该实验可测出浮力和排开液体的重力，所以该实验可验证阿基米德原理；
（2）无论物体是部分浸入还是浸没在液体中，阿基米德原理都是成立的，所以“步骤B”不一定浸没在液体中；
（3）由图可知，图A测出了物体的重力，图B测出了物体浸没在液体中时测力计的拉力，图C测出空桶的重力，图D测出桶和物体排开液体的重力；
F₁-F₂是物体浸入液体时受到的浮力，F₄-F₃是物体排开液体的重力，
如果F₁-F₂=F₄-F₃时，即物体浸在液体中受到的浮力等于物体排开液体的重力，阿基米德原理就成立．
（4）若F₁=2.5N，F₂=2N，则物体浸没在水中受到的浮力：F_浮=F₁-F₂=2.5N-2N=0.5N；
由F_浮=ρ_水gV_排可得，物体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-5m³．
物体的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{{F}_{1}}{g}$=$\frac{2.5N}{10N/kg}$=0.25kg；
则弹簧测力计所吊物体的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.25kg}{5×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³ ．
故答案为：阿基米德；不一定；F₁-F₂=F₄-F₃ ；5×10³．

点评 本题是验证阿基米德原理实验，充分考查了学生对基础知识的掌握程度，关键是掌握阿基米德原理的内容．