Question

9．如图是某同学用合金块探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系实验图：

（1）你认为乙的实验内容应是将合金块完全浸没在盛满水的溢水杯中，用小桶收集溢出的水，并读出测力计的示数．你觉得合理的实验顺序应是丁、甲、乙、丙（或甲、丁、乙、丙）．选用其他液体多次实验后，可得出结论是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．
（2）若合金块完全漫没在酒精中时所受的浮力大小是0.4N．（ρ_水=1.0×10³kg/m³，ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）根据图乙的实验现象写出相应的内容；
要先测合金块的重力和空桶的重力，然后再把金属块没入水中，测出合金块受到的拉力，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；根据阿基米德原理写出结论的内容；
（2）计算出合金块完全浸没在水中时所受的浮力，由V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$计算出合金块的体积，从而可根据阿基米德原理计算出合金块浸没在酒精中所受的浮力大小．

解答 解：（1）由图知，乙的内容应为，将合金块完全浸没在盛满水的溢水杯中，用小桶收集溢出的水，并读出测力计的示数；
实验中要测量浮力及排出水的重力，应先测出金属块的重力及空桶的重力，然后将金属块浸没在水中，读出测力计的示数，并测出溢出的水及水桶的总重力，计算出排开水的重力及浮力比较，故顺序应为丁、甲、乙、丙（或甲、丁、乙、丙）；
由实验知，物体所受浮力：F_浮=G-F=2.0N-1.5N=0.5N；
物体排开水的重力：G_排=G_总-G_桶=1.0N-0.5N=0.5N；
由以上分析可知，F_浮=G_排，再结合阿基米德原理可知，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．
（2）由F浮=ρ液gV排可得：
金属块完全浸没时排开水的体积：V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-5m³，
因为合金块浸没入水中，所以V=V_排=5×10^-5m³，
金属块在酒精中受到的浮力：F_浮=ρ_酒精gV_排=0.8×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-5m³=0.4N．
故答案为：（1）将合金块完全浸没在盛满水的溢水杯中，用小桶收集溢出的水，并读出测力计的示数；丁、甲、乙、丙（或甲、丁、乙、丙）；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；（2）0.4N．

点评 本题是一道综合题，综合考查了学生的实验和计算能力，理解阿基米德原理是解答本题的关键．能够根据物体完全浸没在水中的浮力计算出物体的体积是解决第二问的关键．