Question

2．在探究“浮力大小跟排開液體所受重力的關系”時，小剛按如圖所示步驟進行了實驗操作
（1）圖中實驗操作順序是最合理的（選填“是/不是”）；
（2）完成測量后，可求出石頭排開的液體重力G_排=G₃-G₁（用圖中字母表示，下圖）；石塊所受浮力F_浮=G₂-F，通過比較則可以得到“F_浮=G_排”的結論（選填“＞/＜/=”）；若實驗中石塊沒有完全浸沒水中，該結論可以成立．（選填“可以/不可以”）

（3）課后小剛將一金屬塊掛在彈簧測力計下端，先后浸沒在水和酒精中，金屬塊靜止后，彈簧測力計在水中和酒精中的示數(shù)分別為2N和2.2N，金屬塊的密度為3×10³kg/m³．

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；
（2）根據(jù)阿基米德原理進行解答；
（3）分析物體的受力，可得出浮力等于重力減去拉力；根據(jù)阿基米德原理F_浮=G_排=ρ_液gV_排，變形后可求金屬塊體積，再根據(jù)重力G求出質量m，最后利用ρ=$\frac{m}{V}$求密度．

解答 解：（1）實驗順序是：
①測出空桶所受的重力G₁；
②測出石塊所受的重力G₂；
③將石塊浸沒在裝滿水溢水杯中，測出石塊所受的浮力，收集石塊排開的水；
④測出桶和石塊排開的水所受的重力G₃．
與上述實驗步驟比較可知是所以實驗順序是合理的；
（2）由圖中實驗可知，石頭排開的液體重力G_排=G₃-G₁；根據(jù)稱重法可知石塊所受浮力F_浮=G₂-F，通過比較則可以得到“F_浮=G_排”的結論；若實驗中石塊沒有完全浸沒水中，該結論可以成立．
（3）金屬塊浸沒在水中時，拉力F_水=2N；金屬塊受力情況為：G=F_浮水+F_水，即G=ρ_水V_排g+2N，
代入數(shù)值得：G=1000kg/m³×10N/kg×V+2N--------------①；
金屬塊浸沒在酒精中時，拉力F_酒=2.2N；金屬塊受力情況為：G=F_浮酒+F_酒，即G=ρ_酒V_排g+2.2N，
代入數(shù)值得：G=800kg/m³×10N/kg×V+2.2N-----------②；
由①和②得：G=3N，V=0.0001m³；
金屬塊在水中受到的浮力為：F_浮水=ρ_水V_排g=1000kg/m³×10N/kg×0.0001m³=1N；
金屬塊的質量為：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3N}{10N/kg}$=0.3kg；
金屬塊的密度為：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.3kg}{0.0001{m}^{3}}$=3×10³kg/m³．
故答案為：（1）是；（2）G₃-G₁；G₂-F；=；可以；（3）3×10³．

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，準確分析物體受力，熟練運用阿基米德原理和密度公式，是解答此題的關鍵．