Question

4．小明想知道游泳时所用浮板的密度，为此，他从浮板上取下一小块A，进行了如下实验．（已知ρ_水=1.0g/cm³，取g=10N/kg）．
（1）【实验过程】将下列实验步骤中空白处补充完整．
①往烧杯中倒入适量的水，用调节好的天平测得总质量为148g．
②把A放入烧杯中漂浮时，当天平平衡后，右盘中砝码和游码的位置如图所示，则A的质量为5g
③用细铁丝将A压入水中浸没（如图所示），当天平平衡时，示数为198g，则A的体为50cm³
④浮板的密度为0.1g/cm³
（2）浮板能浮在水面上是因为浮板重小于（选填“大于”、“等于”或“小于”）同体积的水重．
【拓展】若浮板的体积为4.6dm³，则游泳时，浮板受到的最大浮力为4600N，当浮板静止在水中时，提供给小明的力最大为4600N．

Answer 1

分析 （1）天平的读数等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值，注意标尺的分度值；
根据用细铁丝将A压入水中浸没，当天平平衡时，示数为198g，可求得浮板排开水的质量，然后可知其排开水的体积，再利用ρ=$\frac{m}{V}$求得浮板的密度．
（2）根据ρ=$\frac{m}{V}$分析浮板与同体积的水的质量，然后可知其重力关系；
【拓展】已知浮板的体积和密度，根据ρ=$\frac{m}{V}$可求得其质量，根据G=mg可求得其重力，因为浮板漂浮，所以F_浮=G．

解答 解：（1）②标尺的分度值为0.2g，A放入烧杯中漂浮时质量m₁=100g+50g+3g=153g；
A的质量m_A=m₁-m₂=153g-148g=5g；
③用细铁丝将A压入水中浸没，排开水的质量m_排=198g-148g=50g，
ρ=$\frac{m}{V}$可得，排开水的体积V_排=$\frac{{m}_{排}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{50g}{1g/c{m}^{3}}$=50cm³，
因为A全部浸没，所以V_排=V_A=50cm，
④浮板的密度ρ_A=$\frac{{m}_{A}}{{V}_{A}}$=$\frac{5g}{50c{m}^{3}}$=0.1g/cm³，
（2）已经求得浮板的密度ρ_A=0.1g/cm³，小于水的密度，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得m=ρV，当浮板与水的体积相同时，浮板的质量小于水的质量，浮板重力小于同体积的水重，所以浮板能浮在水面上；
浮板的体积V_浮板=4.6dm³=4.6×10³cm³，由ρ=$\frac{m}{V}$可得，浮板的质量m_浮板=ρ_AV_浮板=0.1g/cm³×4.6×10³cm³=460kg．其重力G=m_浮板g=460kg×10N/kg=4600N，
因为浮板漂浮，所以浮板受到的最大浮力为4600N，当浮板静止在水中时，提供给小明的力最大等于其最大浮力，为4600N．
故答案为：（1）②5；③50；④0.1；（2）小于；4600；4600．

点评 本题考查固体密度的测量和浮力的计算，关键是浮力公式的应用，要知道物体漂浮时，浮力等于自身的重力，解题过程中要注意单位的换算．