Question

18．为了探究“浸在液体中的物体所受的浮力大小跟它排开液体的重力关系”进行如图实验：

（1）图B中用细线将石块系在弹簧测力计下，则可测出它的重力大小，原因是其与弹簧测力计的拉力是一对平衡力（选填“是”或“不是”）
（2）将石块浸入装满水的溢水杯中如图C，石块所受的浮力F_浮=0.5N；
（3）比较C和D可知，物体浸在液体中所受浮力大小跟浸没的深度无关（选填“有关”或“无关”）
（4）若换用酒精重做实验，测力计在A、B、C、E步骤中对应的示数分别是F_A、F_B、F_C和F_D，若关系式F_B-F_C=F_E-F_A也成立，则也可以得出结论：F_浮=G_排
（5）石块的密度是4×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）二力平衡的条件是作用在同一物体上的两个力，必须大小相等、方向相反，且在一条直线上，这两个力才彼此平衡，这四个条件必须同时具备．
（2）根据公式F_浮=G-F计算合金块受到的浮力；
（3）比较两图中的区别及浮力的大小变化，得出结论；
（4）物体受到的浮力大小等于物体的重力和物体浸入液体时弹簧测力计示数的差．
（5）根据物体的重力计算出其质量，根据排开水的体积得知金属块的体积，由公式ρ=$\frac{m}{V}$计算出金属块的密度．

解答 解：（1）用细线将石块系在弹簧测力计下，则可测出它的重力大小，用弹簧测力计测量物体所受的重力时，物体所受的重力与弹簧测力计对它的拉力大小相等、方向相反，且在一条直线上，是一对平衡力．
（2）由图B知，金属块的重力G=2.0N，由图C知，金属块受到的拉力F=1.5N，所以F_浮=G-F=2.0N-1.5N=0.5N；
（3）由图C、D知，金属块浸没在水中的深度不同，但测力计的示数不变即浮力大小不变，得合金块在水中所受浮力与浸没的深度无关；
（4）F_B-F_C是物体浸入液体时受到的浮力，F_E-F_A是物体排开液体的重力，如果F_B-F_C=F_E-F_A时，物体浸入液体受到的浮力大小等于物体排开液体的重力，阿基米德原理就成立．
（5）由F_浮=ρ_水gV_排得，V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.5×10^-4m³
金属块的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2.0N}{10N/kg}$=0.2kg，
所以ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案为：（1）重力；是；（2）0.5；（3）无关；（4）F_B-F_C=F_E-F_A；（5）4×10³．

点评 此题是探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受重力的关系实验，考查了学生对实验的掌握及理解，并考查了有关浮力及浮力变形公式的应用，同时考查了有关密度的计算．