题目内容

9.同学们利用石块、木块、细线和水等器材进行“感受浮力”的实验.
(1)晓丽同学将石块从水中托出时(如图a所示),感觉到石块变重了(选填“轻”或“重”);
小帅同学用细线把木块拉入水中,并对细线的方向进行了观察(如图b所示).由此可知:浸在水中的物体受到竖直向上的浮力.
(2)晓丽同学接着用弹簧测力计测量石块所受浮力的大小.请将下面的测量过程补充完整.
①在弹簧测力计的挂钩上竖直悬挂石块,当测力计和石块静止时,读出测力计的示数F1;
②把石块浸入水中,当测力计和石块静止时,再读出测力计的示数F2;
③石块受到的浮力F浮=F1-F2.
(3)小帅同学剪断细线后观察到木块上浮,最后漂浮在水面上,他猜想木块的密度可能小于水的密度.于是用量筒、水、细针测出了木块的密度,验证了猜想.请你用画简图的方法描述他测量木块密度的实验过程.

分析 (1)根据石块的受力情况分析答题;分析图示情景,然后判断浮力的方向.
(2)根据称重法测浮力的实验原理分析答题.
(3)要测量木块的密度,需要测出木块的质量与体积,然后应用密度公式求出木块的密度.

解答 解:(1)石块在水中受到重力、手的支持力、浮力作用,将石块从水中托出后,石块受到重力与浮力,
手受到的压力变大,感觉到石块变重了;
由图b所示可知,木块受到竖直向下的重力与竖直向下的拉力作用,
木块静止,处于平衡状态,所受合力为零,浮力的方向与重力方向相反,
即浸在水中的物体受到竖直向上的浮力.
(2)①在弹簧测力计的挂钩上竖直悬挂石块,当测力计和石块静止时,读出测力计的示数F1;
②把石块浸入水中,当测力计和石块静止时,再读出测力计的示数F2;
③石块受到的浮力等于石块重力与测力计拉力之差,即:F浮=F1-F2.
(3)向量筒中倒入适量的水,测出水的体积:V1;
然后把木放入量筒中的水中,读出量筒的示数V2;
则木块排开水的体积:V排=V2-V1,木块的重力:
G木块=G排水=ρ水(V2-V1)=mg,木块的质量:m=$\frac{{ρ}_{水}({V}_{2}-{V}_{1})}{g}$;
用细针把木块完全压入水中,读出量筒的示数V3,木块的体积:V=V3-V1,
木块的密度:ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}({V}_{2}-{V}_{1})}{{V}_{3}-{V}_{1}}$,实验步骤如图所示:

故答案为:(1)重;竖直向上;(2)竖直;F1-F2;(3)如上所述.

点评 本题考查了浮力的方向、测浮力大小的方法、设计实验测密度,知道测密度的原理、根据实验器材即可正确解题.

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