题目内容

4．小明所在学习小组在验证“阿基米德定律”的实验中，选择溢水杯、水、弹簧测力计、铁块、小桶、细线等器材进行实验，具体操作步骤如下：
A．测出铁块所受重力G；
B．测出空桶所受重力G1；
C．将溢水杯中装满水；
D．把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在水中，让溢出的水全部流入小桶中，读出测力计示数F；
E．测出小桶和被排开水的总重G2；
F．记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材

（1）以上步骤中，若得到G-F=G2-G1（填写题中对应数据的字母），说明验证实验是成功的．
（2）若想测量小木板所受浮力和体积的大小，学习小组设计如图的实验：现将小木块挂在弹簧测力计下，测力计示数为F1，再将定滑轮用吸盘固定在烧杯底（滑轮质量不计），弹簧测力计通过定滑轮拉着木块浸没在水中静止时，示数为F2，其中定滑轮的作用是改变力的方向，此时木块所受浮力F浮=F1+F2，木块的体积V木=$\frac{{F}_{1}+{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$（用字母表示）

分析 （1）根据阿基米德原理结合所测数据计算F浮与G排并进行比较；
（2）使用定滑轮，不能省力，只能改变力的方向，所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力，根据平衡力可知F浮=G+F拉求出浮力；根据F浮=ρ水gV排求出木块的体积．

解答 解：
（1）根据实验数据计算浮力与排开水的重力，
浮力等于铁块重力G减去铁块浸没在水中时弹簧测力计的示数F，即：F浮=G-F；
排开水的重力G排等于桶与水的总重力G2减去空桶的重力G1，即：G排=G2-G1；
比较F浮与G排的大小关系可得：G-F=G2-G1；
（2）根据定滑轮的特点可知，使用定滑轮，不能省力，只能改变力的方向，所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力，图中所示的木块浸没水中时木块共受到重力、拉力、浮力三个力的作用，根据平衡力可知，浮力为：F浮=F1+F2，根据F浮=ρ水gV排可知，木块的体积为：
V木=V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{1}+{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$．
故答案为：（1）G-F=G2-G1；（2）改变力的方向；F1+F2；$\frac{{F}_{1}+{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$．

点评 此题主要考查了阿基米德原理的应用，以及对浮力计算公式的理解和掌握，知识点太多，有难度．

练习册系列答案
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