Question

小芳同学在探究“浮力的大小等于什么”时，用弹簧测力计、小石块、烧杯、小桶等进行实验操作，如图所示a、b、c、d是四个步骤示意图．设四个图中弹簧测力计的读数分别是F₁、F₂、F₃、F₄，
（1）由四个图中

ac

两个图的弹簧测力计的读数可以求出小石块受到的浮力；
（2）被排开液体的重力为

F₄-F₂

；
（3）如果关系式

F₁-F₃=F₄-F₂

成立，就可以得到著名的阿基米德原理；
（4）小芳想继续探究“浮力与物体浸没在水中的深度有关吗？”，她应该进行的操作是：

用测力计挂着石块浸没在水中不同深度处，观察测力计的示数是否发生改变

．
（5）利用上述数据，可以算出石块的密度，表达式为ρ=

F1ρ水

F4-F2

．

Answer 1

分析：（1）根据称重法可知，要想测出小石块受到的浮力，应测出小石块的重力和小石块在水中弹簧测力计的示数；
（2）排开水的重力等于排开的水和小桶的重力之和减掉空桶的重力；
（3）要验证阿基米德原理是否成立，应比较排开水的重力和物体所受浮力的大小．
（4）探究浮力大小与浸没深度的关系，应将石块完全浸没，并分别读出不同深度时弹簧测力计的示数进行比较．
（5）已知F₁为石块的重力，则石块的质量m=

F1

g

，利用F_浮=ρ_水gV_排求得石块排开水的体积，由图可知，石块全部浸没在水中，则V_排=V_物，再利用ρ=

m

V

即可求得石块的密度．

解答：解：（1）根据F_浮=G-F′可知，小石块受到的浮力等于小石块的重力F₁减掉小石块在水中弹簧测力计的示数F₃；故应选a、c；
（2）d弹簧测力计的示数F₄（即桶和排开水的重力之和）减掉b中弹簧测力计的示数F₂（即空桶的重力）等于被排开液体的重力；故F₄-F₂；
（3）如果关系式F₄-F₂=F₁-F₃成立，就可以得到著名的阿基米德原理．
（4）必须将石块完全浸没时，读数示数，再改变深度继续读数进行比较，这样才能看出浮力大小与深度的关系．
（5）石块的质量m=

F1

g

，
由F_浮=ρ_水gV_排可得V_排=

F浮

ρ水g

=

F4-F2

ρ水g

，
石块全部浸没在水中，则V_排=V_物，
石块的密度：ρ=

m

V

=

F1

g

：

F4-F2

ρ水g

=

F1ρ水

F4-F2

．
故答案为：（1）ac；
（2）F₄-F₂；
（3）F₁-F₃=F₄-F₂；
（4）用测力计挂着石块浸没在水中不同深度处，观察测力计的示数是否发生改变．
（5）

F1ρ水

F4-F2

．

点评：本题目研究阿基米德原理这个实验，将实验中的各过程分解、验证，充分考查学生对基础知识的掌握程度．