Question

14．小强为了探究物体所受浮力的大小跟其排开的液体所受重力的关系，做了如下的实验（弹簧测力计每小格示数是0.5N）：

（1）请在图A中画出被测物体所受力的示意图．
（2）你认为更合理的实验顺序是DABC．
（3）通过实验你得到的结论是：浸在液体中的物体，所受浮力的大小等于物体排开液体的重力．
（4）请你根据小强在实验中获得的数据，计算出物体的体积是1×10^-4m³；你认为通过本实验获得的数
据能（选填“能”或“不能”）计算出此物体的密度．
（5）请你指出实验中的注意事项，物体要缓慢浸入水中（或弹簧测力计要尽量竖直，或弹簧测力计要调零）．（说出一条即可）

Answer 1

分析 （1）物体受重力和拉力，二者是一对平衡力，根据二力平衡条件的特点画出两个力；
（2）要先测物体的重力和空桶的重力，然后再把物体没入水中，测出物体受到的拉力，根据称重法求出浮力；最后再测出桶和溢出水的重力得出排开水的重力；
（3）比较浮力与排开水的重得出结论；
（4）根据物体完全浸没在水中时的浮力计算出体积；根据A测出物体的重力，可计算出其质量，则可计算出物体的密度；
（5）在实验中为减小误差，应在溢水杯中装满水，浸入时要缓慢，测力计要竖直等．

解答 解：（1）已知弹簧测力计每小格示数是0.5N，由图A知，物体的重力G=2.5N，物体受重力和测力计的拉力作用，二者大小相等，重力方向竖直向下，拉力方向竖直向上，如图所示：
（2）为了操作方便和减小实验误差，合理的实验顺序是：
D、测出空桶所受的重力；
A、测出物体所受的重力；
B、把物体浸没在装满水的溢水杯中，测出物体所受的浮力，收集物体排开的水；
C、测出桶和排开的水所受的重力．
故合理的实验顺序是DABC；
（3）已知测力计每小格示数是0.5N，由图A知，物体的重力G=2.5N，
物体浸没在水中时，弹簧测力计的示数F_示=1.5N，
物体浸没时受到的浮力大小：F_浮=G-F_示=2.5N-1.5N=1N，
由图C、D知，物体排开的水重G_排=1.5N-0.5N=1N，
所以，物体所受的浮力大小等于它排开液体所受的重力；
（4）根据第3小题可知，物体浸没在水中时受到的浮力：F_浮=1N，
由公式F_浮=ρ_水gV_排可得，V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{{10}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
因浸没，V_物=V_排=1×10^-4m³，
物体的重力G=2.5N，可以求物体的质量，根据ρ=$\frac{m}{V}$可知，能计算物体的密度．
（5）为了保证实验的准确性，在操作中应该注意的事项包括：物体要缓慢浸入水中，弹簧测力计要尽量竖直，弹簧测力计要调零等．
答案为：（1）如上图所示；
（2）DABC；
（3）物体排开液体所受到的重力；
（4）1×10^-4；能；
（5）物体要缓慢浸入水中（或弹簧测力计要尽量竖直，或弹簧测力计要调零，答案合理即可）．

点评 本题“探究浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系”，涉及实验操作顺序、受力分析与力的示意图、密度的知识、阿基米德原理的内容、浮力公式的运用、操作的注意事项等，综合性较强．