Question

為了探究浸在液體中的物體所受浮力跟它排開液體所受的重力關(guān)系，某同學進行了如圖所示的實驗：
（1）你覺得合理的實驗順序是

甲丁乙丙

；
（2）選用其他液體多次實驗后，可得出結(jié)論：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

．
（3）圖乙中，浸沒在水中的合金塊勻速向下運動的過程中，合金塊所受的浮力

不變

．（填“變大”，“不變”或“變小”）．
（4）合金塊的密度是

4×10³kg/m³

．
（5）小明同學利用上面實驗中的器材和木塊，進一步探究了漂浮在水面上的物體所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理，但實驗過程中有一個步驟與上圖不同，這個步驟是

乙

．（選填代號即可）

Answer 1

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)阿基米德原理的內(nèi)容回答；
（3）浮力大小與V_排有關(guān)，而與下潛的深度無關(guān)；
（4）合金塊的質(zhì)量可根據(jù)公式m=

G

g

算出，合金塊的體積等于它浸沒入水中時排開水的體積，所以合金塊的體積V=V_排=

F浮

ρ水g

，知道了合金塊的質(zhì)量和體積，就可以利用密度公式ρ=

m

V

算出合金塊的密度．
（5）知道漂浮在水面上的物體，浮力等于重力，對測力計沒有拉力了，所以步驟乙中不需要測力計，只小于將木塊放入水中，得到排開的水即可．

解答：解：
（1）合理的實驗順序是：甲、測出實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．
所以合理的實驗順序是：甲丁乙丙．
（2）由圖中數(shù)據(jù)可知，合金塊受到的浮力：F_浮=2.0N-1.5N=0.5N，
合金塊沒入水中后排開水的重力：G_排水=G_桶和水-G_空桶=1.0N-0.5N=0.5N，
根據(jù)實驗數(shù)據(jù)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；
（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)．當合金塊浸沒在水中時，不論是向下勻速運動還是向上勻速運動，只要始終是沒入水中，則V_排一定，所受浮力不變；
（4）合金塊的質(zhì)量：m=

G

g

=

2.0N

10N/kg

=0.2kg，
由F_浮=ρ_液gV_排得：V_排=

F浮

ρ水g

=

0.5N

1×103kg/m3×10N/kg

=5×10^-5m³，
因為合金塊浸沒入水中，所以V=V_排=5×10^-5m³，
合金塊的密度：
ρ=

m

V

=

0.2kg

5×10-5m3

=4×10³kg/m³．
（5）因為漂浮在水面上的物體，浮力等于重力，所以由步驟甲就可以測出浮力；所以步驟乙中木塊對測力計沒有拉力了，不需要測力計，只小于將木塊放入水中，得到排開的水即可．則實驗過程中步驟與上圖不同是乙．
故答案為：（1）甲丁乙丙；
 （2）等于它排開液體所受的重力； 
（3）不變；  
（4）4×10³kg/m³；
（5）乙．

點評：本題是一道綜合題，綜合考查了學生的實驗和計算能力，理解阿基米德原理是解答本題的關(guān)鍵．本題中的第（1）問，關(guān)于實驗順序要注意：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；本題中的第（4）問，給了我們一種計算體積的方法，要靈活掌握；本題中的第（5）問，注意木塊的密度小于水的密度，放入水中處于漂浮狀態(tài)．