Question

3．小明在学完浮力知识后，用如下器材做了验证“阿基米德原理”的实验．
（1）仔细观察实验操作时各步骤的示意图，其中会影响实验结果的一步是乙（选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”或“戊”）；
（2）在实验操作时，应该采用的正确顺序是戊、甲、丙、丁（或甲、戊、丙、丁）；
（3）按照正确要求进行实验时，“甲、丙、丁、戊”四个示意图中的弹簧测力计示数分别为F_l、F₂、F₃、F₄，如果关系式F₁-F₂=F₃-F₄成立，则可得出阿基米德原理；
（4）还能求出铁块的密度p_铁=$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$或$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{F}_{3}-{F}_{4}}$（已知F₁、F₂、F₃、F₄和p_水）．

Answer 1

分析 （1）实验中要注意在溢水杯中倒满水；
（2）要先测物体的重力和空桶的重力；
（3）阿基米德原理是反映物体所受浮力与排开水的重力关系，由此分析即可；
（4）根据G-F或G_排得出浮力的大小，计算出V排，可得铁块的体积，求出铁块的质量，根据密度公式求得铁块的密度．

解答 解：（1）由图知，乙图溢水杯中没有装满水，物体浸在水中时，溢出水的体积不等于物体排开水的体积，会影响G_排的测量；
（2）操作时，为了正确测出排出水的重力，应先测空桶的重力；
要测量浮力，需先测出物体的重力，后将其浸入水中，测出拉力，所以所以顺序应为戊、甲、丙、丁（或甲、戊、丙、丁）；
（3）阿基米德原理反映了物体所受浮力与排开液体重力的关系，F_浮=F₁-F₂；G_排=F₃-F₄，所以如果F₁-F₂=F₃-F₄成立，则可得出阿基米德原理；
（4）由题意知，F_浮=F₁-F₂或F_浮=F₃-F₄，由F_浮=ρ_液gV_排得，
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$或V=V_排=$\frac{{F}_{3}-{F}_{4}}{{ρ}_{水}g}$；
物体的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{F}_{1}}{gV}$=$\frac{{F}_{1}}{g\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$或ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{F}_{1}}{gV}$=$\frac{{F}_{1}}{g\frac{{F}_{3}-{F}_{4}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{F}_{3}-{F}_{4}}$．
故答案为：（1）乙；（2）戊、甲、丙、丁（或甲、戊、丙、丁）；（2）F₁-F₂=F₃-F₄；（3）$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$或$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{F}_{3}-{F}_{4}}$．

点评 本题是验证阿基米德原理的实验，关键掌握阿基米德原理内容，掌握其测量的顺序．