Question

11．在探究“浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受重力”的关系时，小明根据教材要求进行了如图所示的实验．

（1）物块浸没在水中时所受到的浮力F_浮=0.4N．
（2）溢水杯的水没有装满，导致本实验测量的F_浮＞G_排 （选填“＞”“＜”或“=”）．
（3）若溢水杯装满水，则戊图与甲图测力计的读数差应该是0.4N；则石块的密度是5×10³ kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）由图乙可知物体的重力，由图丁可知物体浸没在水中时测力计的示数，利用称重法求出物块浸没在水中时所受到的浮力；
（2）溢水杯的水没装满，会导致有一部分水没有排出溢水杯；
（3）根据阿基米德原理可得出戊图与甲图测力计的读数差；石块浸没在水中，则石块的体积等于排开水的体积，利用F_浮=ρ_液gV_排可算出石块的体积；根据重力求出其质量，由密度公式求出其密度的大小．

解答 解：（1）由图乙可知，物体的重力G=2N，由图丁可知，物块浸没在水中时，测力计示数F=1.6N，
则物块浸没在水中时所受的浮力：F_浮=G-F=2N-1.6N=0.4N；
（2）溢水杯的水没装满，物块放入溢水杯时，先要使溢水杯满了才可以向外排水，导致排开水的重力偏小，则测得的浮力大于排开水的重力；
（3）根据阿基米德原理可知，浮力等于排开液体受到的重力，戊图与甲图测力计的读数差即为排开液体受到的重力，即示数差=G_排=F_浮=0.4N；
由F_浮=ρ_水gV_排可得，石块体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-5m³；
由G=mg可得，石块的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2N}{10N/kg}$=0.2kg；
石块的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{4×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³．
故答案为：（1）0.4；（2）＞；（3）0.4；5×10³．

点评 本题综合考查了称量法测浮力、阿基米德原理、密度的计算、误差分析，在计算物体的密度时，能够根据浮力知识得出石块的体积，是解题的关键．