Question

9．小梦同学在听老师讲了阿基米德洗澡的故事后，设计了如图所示A、B、C、D、E五个实验步骤探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系．

（1）为减少误差，操作的合理顺序应该是EABCD（按顺序填写序号）．
（2）比较AC两图可知石块所受的浮力；比较DE两图可知石块排开液体的重力．
（3）通过本次实验可得到F_浮=G_排．
（4）小梦进一步推导得出F_浮=ρ_石gV_排，从而知道物体受到的浮力大小与液体的密度和物体浸在液体中的体积有关，她又猜想，物体所受浮力大小与物体的形状是否有关，针对这个问题，她选用以下实验器材进行探究：弹簧测力计、体积相同的圆柱体和长方体铝块各一块、烧杯、细线和水．
实验步骤如下：
①用细线将圆柱体、长方体铝块先后挂在弹簧测力计上，测出它们的重力分别为G₁、G₂；
②将圆柱体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中，记下弹簧测力计的示数F₁；
③将长方体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中，记下弹簧测力计的示数F₂；
④比较两铝块的重力G₁、G₂的大小关系为G₁=G₂；
⑤比较以上数据：若G₁-F₁=G₂-F₂，说明浮力大小与物体的形状无关．

Answer 1

分析 （1）根据弹簧测力计的分度值分别读出小石块的重力、空桶的重力、桶和溢出水的重力，桶和溢出水的重力与空桶的重力之差即为排开水的重力．
（2）根据F_浮=G-F_拉即可求得物体受到浮力．
（3）桶和溢出水的重力与空桶的重力之差即为排开水的重力．
（4）根据阿基米德原理内容解答．
（5）两个铝块的体积是相等的，根据m=ρv，两个铝块的质量就是相等的；再根据G=mg可知，两个铝块的重力也是相等的；
根据F_浮=G-F_示求出圆柱体铝块和长方体铝块所受到的浮力，若浮力是相等的，说明浮力的大小和物体形状无关；若浮力不相等，说明浮力的大小和物体形状有关．

解答 解：（1）最合理的实验顺序是：
E、测出空桶的重力；
A、向烧杯加入水，直至水面与烧杯口齐平；
B、测出桶和排开的水受到的重力，然后减去空桶的重力即为排开的水受到的重力．
C、测出合金块所受到的重力；
D、把合金块浸在装满水的溢杯中，测出测力计的示数；
故序号正确顺序为：E、A、B、C、D；
（2）根据称重法测浮力可知，测出合金块所受到的重力减去把合金块浸在装满水的溢水杯中测力计的示数即为物体受到浮力，故图中能测出物体受到浮力的是A、C；
（3）桶和溢出水的总重力与空桶的重力之差即为排开水的重力．
即图中能测出排开的液体重的是D、E；
（4）阿基米德原理可知，浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开液体所受的重力；
因此若等式F_浮=G_排成立，则可得出阿基米德原理．
（5）实验步骤如下：
①用细线将圆柱体、长方体铝块先后挂在弹簧测力计上，测出它们的重力分别为G₁、G₂；
②将圆柱体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中，记下弹簧测力计的示数F₁；
③将长方体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中，记下弹簧测力计的示数F₂；
④圆柱体铝块和长方体铝块的体积是相等的，密度是相同的，根据G=mg=ρVg可知，重力是相等的，即比较两铝块的重力G₁、G₂的大小关系为G₁=G₂；
⑤比较以上数据：圆柱体铝块的浮力等于G₁-F₁；长方体铝块的浮力G₂-F₂；若G₁-F₁=G₂-F₂说明浮力大小和物体形状无关；若G₁-F₁≠G₂-F₂说明浮力大小和物体形状有关．
故答案为：（1）EABCD；（2）AC；DE；（3）=；（4）③将长方体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中；④G₁=G₂；⑤G₁-F₁=G₂-F₂．

点评 从实验的目的出发，根据实验要求，明确先测空小桶的重是合理安排实验顺序的关键．实验中要探究的是浮力大小与物体排开液体的重力的关系，围绕这一核心便可对测量的结果进行有针对性的分析．