Question

15．某研究性学习小组利用如图所示的装置探究作用力与反作用力的大小关系．如图甲所示，在铁架台上用弹簧秤挂住一个实心铁球，弹簧秤的示数为F₁，在圆盘测力计的托盘上放盛有水的烧杯，圆盘测力计的示数为F₂；再把小球浸没在水中（水未溢出），如图乙所示，弹簧秤的示数为F₃，圆盘测力计的示数为F₄．
①请你分析弹簧秤示数的变化，即有F₃＜F₁（选填“＞”“=”或“＜”）．
②铁球对水的作用力大小为F₄-F₂，若F₁-F₃=F₄-F₂，就说明了作用力与反作用力大小相等．

Answer 1

分析 把小球浸没在水中时，小球受到竖直向上的浮力的作用．由受力分析可得出弹力的变化．

解答 解：（1）因乙中小球受到浮力的作用，浮力向上，故弹力减小；故F₃＜F₁；

（2）对烧杯分析可知，由于烧杯中的水受到小球的反作用力，则示数增加，由弹簧秤的示数变化可知，铁球对水的作用力大小为：F₄-F₂；
对小球分析可知，铁球受到的浮力为：F₁-F₃；
若F₁-F₃=F₄-F₂，则可以证明作用力与反作用力大小相等；
故答案为：（1）＜；（2）F₁-F₃； F₁-F₃=F₄-F₂．

点评 本题考查平衡条件的运用，知道球对水的反作用力等于受到水的浮力是本题的关键．