Question

9．如圖是某同學用合金塊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系實驗圖：

（1）你認為乙的實驗內容應是將合金塊完全浸沒在盛滿水的溢水杯中，用小桶收集溢出的水，并讀出測力計的示數(shù)．你覺得合理的實驗順序應是丁、甲、乙、丙（或甲、丁、乙、丙）．選用其他液體多次實驗后，可得出結論是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．
（2）若合金塊完全漫沒在酒精中時所受的浮力大小是0.4N．（ρ_水=1.0×10³kg/m³，ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖乙的實驗現(xiàn)象寫出相應的內容；
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，測出合金塊受到的拉力，根據(jù)稱重法求出浮力；最后再測出桶和溢出水的重力得出排開水的重力；根據(jù)阿基米德原理寫出結論的內容；
（2）計算出合金塊完全浸沒在水中時所受的浮力，由V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$計算出合金塊的體積，從而可根據(jù)阿基米德原理計算出合金塊浸沒在酒精中所受的浮力大�。�

解答 解：（1）由圖知，乙的內容應為，將合金塊完全浸沒在盛滿水的溢水杯中，用小桶收集溢出的水，并讀出測力計的示數(shù)；
實驗中要測量浮力及排出水的重力，應先測出金屬塊的重力及空桶的重力，然后將金屬塊浸沒在水中，讀出測力計的示數(shù)，并測出溢出的水及水桶的總重力，計算出排開水的重力及浮力比較，故順序應為丁、甲、乙、丙（或甲、丁、乙、丙）；
由實驗知，物體所受浮力：F_浮=G-F=2.0N-1.5N=0.5N；
物體排開水的重力：G_排=G_總-G_桶=1.0N-0.5N=0.5N；
由以上分析可知，F(xiàn)_浮=G_排，再結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．
（2）由F浮=ρ液gV排可得：
金屬塊完全浸沒時排開水的體積：V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-5m³，
因為合金塊浸沒入水中，所以V=V_排=5×10^-5m³，
金屬塊在酒精中受到的浮力：F_浮=ρ_酒精gV_排=0.8×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-5m³=0.4N．
故答案為：（1）將合金塊完全浸沒在盛滿水的溢水杯中，用小桶收集溢出的水，并讀出測力計的示數(shù)；丁、甲、乙、丙（或甲、丁、乙、丙）；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；（2）0.4N．

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鍵．能夠根據(jù)物體完全浸沒在水中的浮力計算出物體的體積是解決第二問的關鍵．