Question

如圖，為了探究“浸在液體中的物體所受的浮力跟它排開液體所受的重力”的關(guān)系，某同學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)：
（1）圖中示意了四個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，合理的實(shí)驗(yàn)順序應(yīng)該是______．
（2）從圖中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，合金塊所受的重力G_塊=______N；
浸沒于水中時(shí)所受到的浮力F_浮=______N；
排開水所受的重力G_排=______N；
結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)的目的，根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：F_浮=______（根據(jù)上述已給出的物理量符號(hào)寫出浮力的關(guān)系式）．
（3）圖乙中，若浸沒在水中的合金塊勻速向下運(yùn)動(dòng)（不碰溢水杯），合金塊所受的浮力______
（填“變大”、“不變”或“變小”）
（4）小明認(rèn)為：浮力的大小應(yīng)該和物體所浸入液體的密度有關(guān)．他通過第（2）步結(jié)論的關(guān)系式，推導(dǎo)出浮力大小與液體密度的關(guān)系式．請(qǐng)你寫出推導(dǎo)過程．（直接寫出關(guān)系式不給分）

Answer 1

解：（1）合理的實(shí)驗(yàn)順序是：甲、測出實(shí)心合金塊所受的重力；
丁、測出空桶所受的重力；
乙、把合金塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，測出合金塊所受的浮力，收集合金塊排開的水；
丙、測出桶和排開的水所受的重力．
（2）由圖甲可知，合金的重力：G_塊=2N；
由圖乙可知，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為：F_示數(shù)=1.6N，
合金塊受到的浮力：F_浮=G_塊-F_示數(shù)=2.0N-1.6N=0.4N；
圖丙和丁可知，彈簧測力計(jì)的示數(shù)分別為：G_桶和水=1N，G_空桶=0.6N；
排開水的重力：G_排=G_桶和水-G_空桶=1.0N-0.6N=0.4N，
再結(jié)合阿基米德原理可知，浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開液體所受的重力，即F_浮=G_排；
（3）由阿基米德原理公式F_浮=ρ_液gV_排可知，浮力大小只與液體的密度和排開液體的體積有關(guān)．當(dāng)合金塊浸沒在水中時(shí)，不論是向下勻速運(yùn)動(dòng)還是向上勻速運(yùn)動(dòng)，只要始終是沒入水中，則V_排一定，所受浮力不變；
（4）∵F_浮=G_排、G=mg以及ρ=
∴F_浮=G_排=m_液g=ρ_液gV_排，顯然浮力與液體的密度和排開液體的體積有關(guān)．
故答案為 （1）甲丁乙丙（丁甲乙丙）；
（2）2，0.4，0.4，G_排；
（3）不變；
（4）F_浮=G_排=m_排g=ρ_液gV_排．
分析：（1）要先測合金塊的重力和空桶的重力，然后再把金屬塊沒入水中，測出合金塊受到的浮力，最后再測出桶和溢出水的重力；
（2）根據(jù)甲和乙彈簧測力計(jì)的示數(shù)可知重力和浮力的大��；根據(jù)阿基米德原理可知，排開液體的重力等于浮力；
（3）浮力大小與V_排有關(guān)，而與下潛的深度無關(guān)；
（4）利用F_浮=G_排、G=mg以及ρ=推導(dǎo)出浮力與密度的關(guān)系．阿基米德原理公式F_浮=ρ_液gV_排可知
點(diǎn)評(píng)：本題是一道綜合題，綜合考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力，理解阿基米德原理是解答本題的關(guān)鍵．關(guān)于實(shí)驗(yàn)順序要注意：要先測合金塊的重力，再測合金塊的浮力，最后再測排出水的重力．