Question

2．在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时，小刚按如图所示步骤进行了实验操作
（1）图中实验操作顺序是最合理的（选填“是/不是”）；
（2）完成测量后，可求出石头排开的液体重力G_排=G₃-G₁（用图中字母表示，下图）；石块所受浮力F_浮=G₂-F，通过比较则可以得到“F_浮=G_排”的结论（选填“＞/＜/=”）；若实验中石块没有完全浸没水中，该结论可以成立．（选填“可以/不可以”）

（3）课后小刚将一金属块挂在弹簧测力计下端，先后浸没在水和酒精中，金属块静止后，弹簧测力计在水中和酒精中的示数分别为2N和2.2N，金属块的密度为3×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）根据阿基米德原理进行解答；
（3）分析物体的受力，可得出浮力等于重力减去拉力；根据阿基米德原理F_浮=G_排=ρ_液gV_排，变形后可求金属块体积，再根据重力G求出质量m，最后利用ρ=$\frac{m}{V}$求密度．

解答 解：（1）实验顺序是：
①测出空桶所受的重力G₁；
②测出石块所受的重力G₂；
③将石块浸没在装满水溢水杯中，测出石块所受的浮力，收集石块排开的水；
④测出桶和石块排开的水所受的重力G₃．
与上述实验步骤比较可知是所以实验顺序是合理的；
（2）由图中实验可知，石头排开的液体重力G_排=G₃-G₁；根据称重法可知石块所受浮力F_浮=G₂-F，通过比较则可以得到“F_浮=G_排”的结论；若实验中石块没有完全浸没水中，该结论可以成立．
（3）金属块浸没在水中时，拉力F_水=2N；金属块受力情况为：G=F_浮水+F_水，即G=ρ_水V_排g+2N，
代入数值得：G=1000kg/m³×10N/kg×V+2N--------------①；
金属块浸没在酒精中时，拉力F_酒=2.2N；金属块受力情况为：G=F_浮酒+F_酒，即G=ρ_酒V_排g+2.2N，
代入数值得：G=800kg/m³×10N/kg×V+2.2N-----------②；
由①和②得：G=3N，V=0.0001m³；
金属块在水中受到的浮力为：F_浮水=ρ_水V_排g=1000kg/m³×10N/kg×0.0001m³=1N；
金属块的质量为：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3N}{10N/kg}$=0.3kg；
金属块的密度为：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.3kg}{0.0001{m}^{3}}$=3×10³kg/m³．
故答案为：（1）是；（2）G₃-G₁；G₂-F；=；可以；（3）3×10³．

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，准确分析物体受力，熟练运用阿基米德原理和密度公式，是解答此题的关键．