Question

15．为了探究“物体的浮沉条件”，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、烧杯、金属块、细线、水及其他简单辅助器材，实验步骤如下：
（1）按如图甲所示的方法测出金属块受到的重力大小为2.2N．
（2）按如图乙所示的方法测出金属块浸没在水中时排开水的体积为20cm³
（3）金属块浸没在水中受到浮力大小为0.2N（g取10N/kg）
（4）金属块的密度为1.1×10⁴kg/m³
（5）比较金属块浸没在水中受到的浮力和金属块受到的重力大小，可知金属块浸没在水中时会下沉（填“上浮”、“悬浮”或“下沉”）

Answer 1

分析 （1）由图中测力计分度值读数；
（2）根据排水法求金属块的体积；
（3）根据阿基米德原理，金属块在水中受到的浮力；
（4）根据G=mg求物体的质量，根据ρ=$\frac{m}{V}$求金属块的密度；
（5）根据物体的浮沉条件分析回答．

解答 解：（1）（2）图甲中测力计分度值为0.2N，示数为2.2N，即重力大小为2.2N；
（2）图乙中量筒的分度值为2ml，原来水的体积为V₁=20ml，金属与水的总体积V₂=40ml，则金属块的体积即排开水的体积：
V=V₂-V₁=40ml-20ml=20ml；
（3）根据阿基米德原理，金属块在水中受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水gV=1.0×10³kg/m³×10N/kg×20×10^-6 m³=0.2N；
（4）金属块的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2.2N}{10N/kg}$=0.22kg，
金属块的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.22kg}{20×1{0}^{-6}{m}^{3}}$=1.1×10⁴kg/m³．
（5）金属块浸没在水中受到浮力大小为0.2N小于金属块受到的重力大小为2.2N，根据物体的浮沉条件，金属块将下沉．
故答案为：（1）2.2；（2）20；（3）0.2；（4）1.1×10⁴；（5）下沉．

点评 本题考查阿基米德原理、物体的浮沉条件、密度公式的应用及量筒的使用．