Question

20．为了探究物体的浮沉条件，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、量筒、烧杯、铜块（约200g）、蜡块（约6g）、细线、水及其他简单辅助器材．

（1）第一小组：探究铜块的下沉条件．实验中，他们用两种方法测量了铜块受到的浮力：
方法1：称重法．测量过程及示数如图甲所示，则铜块所受的浮力为0.2 N．
方法2：阿基米德原理法．测量过程与示数如图乙所示，则铜块排开水的体积为20ml，根据F_浮=G_排=ρ_液V_排g可计算出浮力．通过实验可得出铜块浸没在水中下沉条件是
F_浮＜G_物（选填“＞”、“=”或“＜”）；
（2）第二小组：为探究蜡块上浮的条件，要测量蜡块浸没时的浮力，应该选用第一组上述两方法中的方法2（选填“1”或“2”），并简要说明操作中还应采取的措施：用细钢针将蜡块全部压入水中．同学们讨论后发现利用所提供的实验器材难以完成此探究目的，请说出理由：因为蜡块的重力比弹簧测力计分度值小得多，难以测出其重力．

Answer 1

分析 （1）由图读出金属块在空气中重G、金属块浸没在水中的弹簧测力计的示数F_示，利用称重法求金属块所受的浮力；
量筒两次读数之差就是金属块的体积，根据阿基米德原理求出受到的浮力；物体受到的重力大于浮力时，物体将下沉；
（2）由于木块的密度小，会漂浮在水中，在不施加外力的情况下，无法浸没在水中，因此需考虑使用针压法来进行实验．根据蜡块的重力与弹簧测力计分度值的大小关系即可判断．

解答 解：（1）方法1：由甲图可得：G=2.2N，F_示=2N，
金属块所受的浮力：
F_浮=G-F_示=2.2N-2N=0.2N；
方法2：金属块的体积：
V=40mL-20mL=20mL=20cm³，
根据阿基米德原理可知：利用F_浮=G_排=ρgV_排可求受到的浮力：
F_浮=G_排=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×20×10^-6m³=0.2N；
金属块浸没在水中下沉的条件：
F_浮＜G_物；
（2）由于蜡块不下沉，不能直接测量蜡块受到浮力的大小，要测量蜡块浸没时的浮力应选方法2．
要测量木块浸没时受的浮力，先测出V_排，要用助沉法（用细针使木块完全浸没），再利用阿基米德原理计算F_浮；
同学们讨论后发现利用所提供的实验器材难以完成此探究目的，因为蜡块的重力比弹簧测力计分度值小得多，难以测出其重力．
故答案为：
（1）0.2；20；＜；
（2）2； 用细钢针将蜡块全部压入水中；因为蜡块的重力比弹簧测力计分度值小得多，难以测出其重力．

点评 本题考查了物体的浮沉条件、阿基米德原理、量筒和弹簧测力计的使用，考查了学生的实验操作能力，要求用好称重法测浮力、助沉法测体积，但都属于基本实验能力，难度不大．