Question

13．為了探究浸在液體中的物體所受的浮力跟它排開(kāi)液體所受的重力的關(guān)系，某同學(xué)進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：

（1）你覺(jué)得合理的實(shí)驗(yàn)順序是丁甲乙丙．（用“甲乙丙丁”排序）
（2）實(shí)驗(yàn)中他測(cè)得合金塊重2.0N，合金塊浸沒(méi)在水里時(shí)受到的浮力為0.5N，合金塊排開(kāi)水的中0.5N，可得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受的浮力的大小等于物體排開(kāi)液體所受的重力．
（3）圖乙中，浸沒(méi)在水中的合金塊勻速向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，合金塊所受的浮力不變（選填“變大”“不變”或“變小”），合金塊體積為5×10^-5m³．
（4）該合金的密度是4×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）要先測(cè)合金塊的重力和空桶的重力，然后再把金屬塊沒(méi)入水中，測(cè)出合金塊受到的拉力，根據(jù)稱重法求出浮力；最后再測(cè)出桶和溢出水的重力得出排開(kāi)水的重力；
（2）根據(jù)甲圖可得出合金塊的重力；根據(jù)甲和乙可得出合金塊浸沒(méi)在水里時(shí)受到的浮力；根據(jù)丙和丁可得出排開(kāi)水的重力，然后比較即可得出結(jié)論；
（3）物體所受浮力的大小與排開(kāi)液體的體積和液體的密度有關(guān)，與浸沒(méi)的深度無(wú)關(guān)；
根據(jù)阿基米德原理求出合金塊浸沒(méi)入水中時(shí)排開(kāi)水的體積；即為合金塊的體積；
（4）根據(jù)G=mg求出合金塊的質(zhì)量，利用密度公式求出合金塊的密度．

解答 解：（1）合理的實(shí)驗(yàn)順序是：
丁、測(cè)出空桶所受的重力；
甲、測(cè)出實(shí)心合金塊所受的重力；
乙、把合金塊浸沒(méi)在裝滿水的溢水杯中，測(cè)出合金塊所受的浮力，收集合金塊排開(kāi)的水；
丙、測(cè)出桶和排開(kāi)的水所受的重力．
（2）由甲圖可知：合金塊的重力G=2.0N；
由圖中甲和乙數(shù)據(jù)可知，合金塊受到的浮力：F_浮=2.0N-1.5N=0.5N，
由圖中丙和丁數(shù)據(jù)可知，合金塊沒(méi)入水中后排開(kāi)水的重力：G_排水=G_桶和水-G_空桶=1.0N-0.5N=0.5N；
由于F_浮=G_排水，可得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受的浮力的大小等于它排開(kāi)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(kāi)液體的體積有關(guān)．
當(dāng)合金塊浸沒(méi)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(méi)入水中，則V_排一定，所受浮力不變；
由F_浮=ρ_液gV_排得排開(kāi)水的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-5m³，
（4）合金塊的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2N}{10N/kg}$=0.2kg，
因?yàn)楹辖饓K浸沒(méi)入水中，所以合金塊的體積：V=V_排=5×10^-5m³，
合金塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{5×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案為：（1）丁甲乙丙；
（2）2.0；0.5；0.5；物體排開(kāi)液體所受的重力；
（3）不變；5×10^-5；
（4）4×10³．

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．本題給了我們一種計(jì)算體積的方法，那就是依據(jù)阿基米德原理利用浮力除以水的密度和g來(lái)計(jì)算．