Question

4．如图所示，小明用弹簧测力计和溢水杯设计了“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验，可以通过观察弹簧测力计示数来获得所要探究的数据，

（1）请将图中测量的有关数据填入表格中：

物体的重力/N	物体在水中时测力计的读数/N	物体受到的浮力/N	物体排开水的 重/N
4	3

（2）分析表中的数据，可以得出的结论是：物体受到的浮力等于物体排开液体受到的重力．
（3）小明同学完成实验后进行反思，他认为要想使实验成功而且现象明显，对弹簧测力计下挂的物体也有一定要求，他认为物体的密度要大于水的密度，物体的体积也有一定要求，他所用的弹簧测力计如图2所示，弹簧测力计的分度值为0.2N，你认为弹簧测力计下挂的物体的体积至少要大于5×10^-6 m³才能使实验成功而且现象明显．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）在将测量数据填入表格时，要注意每次测量的量与表格内容的对应关系，并同时利用称重法求出浮力，利用小桶与水的总重减去空小桶的重，得出排水的重力；
（2）根据实验的目的可知，主要探究浮力大小与物体排开液体重力的大小关系，然后比较两者的关系即可得出结论．
（3）已知物体受到的浮力和水的密度，利用V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$得到物体的体积；
已知物重，可以得到质量；已知质量和体积，利用ρ=$\frac{m}{V}$计算其密度．根据分度值，根据V=$\frac{m}{ρ}$算出最小体积．

解答 解：
（1）物体的重力G=4N，物体在水中时弹簧测力计的示数F′=3N，
物体受到的浮力F_浮=G-F′=4N-3N=1N，
物体排开水的重力G_排=G_总-G_桶=4N-3N=1N．
（2）比较物体受到的浮力和物体排开水的重力可以看出，二者的大小是相等的，即F_浮=G_排；
故可得结论：物体受到的浮力等于物体排开液体受到的重力．
（3）根据F_浮=ρ_水gV_排，
所以物体的体积为：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³；
因为G=mg，
所以物体的质量为：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4N}{10N/kg}$=0.4kg，
物体的密度为：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.4kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
如图2所示，弹簧测力计的分度值为0.2N，
弹簧测力计下挂的物体的体积至少为：V_最小=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{\frac{0.2N}{10N/kg}}{4×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=5×10^-6m³
故答案为：（1）

物体的重力/N	物体在水中时测力计的读数/N	物体受到的浮力/N	物体排开水的 重/N
4	3	1	1

（2）物体受到的浮力等于物体排开液体受到的重力；（3）0.2；5×10^-6．

点评 阿基米德原理实验是力学的重要实验之一，实验过程中应注意合理安排实验顺序，搞清每次测量的目的与各数据之间的关系，为了保证数据准确、结论可靠，应选用不同的液体进行实验，并在测量过程中规范操作．