Question

在“探究浮力大小与什么因素有关”时，做了如图所示的实验．根据要求完成下列探究过程：

（1）石块在水中所受浮力F_浮=

1.4

N．
（2）石块的密度为

2.1×10³kg/m³

，分析四次实验数据你还发现

浮力的大小等于排开的水所受的重力

．
（3）将石块从弹簧测力计上取下放入水中，在图中画出石块在水中下沉的受力示意图，（用方块代表石块）．

Answer 1

分析：（1）根据弹簧测力计的分度值和指针的位置，分别读出石块的重力和浸没在水中时弹簧测力计的拉力，根据称重法求出石块受到的浮力．
（2）根据阿基米德原理求出石块完全浸没时排开水的体积，即为石块的体积，再根据G=mg求出石块的质量，最后利用密度公式求出石块的密度；根据弹簧测力计的分度值和指针位置读出空烧杯的重力、烧杯与排开水的重力，进一步得出排开水的重力，然后与石块受到的浮力相比较即可得出结论．
（3）对此时的石块进行受力分析可知，石块受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力，作用点均在重心上．

解答：解：（1）弹簧测力计的分度值为0.2N，
由图甲可知，指针指在3N刻度上，所以在空气中石块的重力为3N；
由图乙可知，指针指在1N下面第3个小格上，示数为1N+0.2N×3=1.6N；
所以石块在水中所受浮力F_浮=G-F_拉=3N-1.6N=1.4N．
（2）石块完全浸没时，排开水的体积和本身的体积相等，
所以石块的体积：V=V_排=

F浮

ρ水g

；
石块的密度：ρ_石=

m

V

=

G

Vg

=

Gρ水

F浮

=

3N×1.0×103kg/m3

1.4N

≈2.1×10³kg/m³；
图丙：
空烧杯的重力，指针指在1N下面第2个小格上，示数为0.2N×2=0.4N；
烧杯和排开水的重力，指针指在1N下面第4个小格上，示数为1N+0.2N×4=1.8N；
排开水的重力1.8N-0.4N=1.4N，
比较浮力和排开的水的重力发现，二者大小相等，即浮力的大小等于排开的水所受的重力．
（3）重力从重心竖直向下画，标出符号G，浮力从重心竖直向上画，标出符号F，注意石块下沉，重力大于浮力，重力的长度大，如图：

故答案为：（1）1.4；（2）2.1×10³kg/m³；浮力的大小等于排开的水所受的重力；（3）如上图所示．

点评：本题考查了弹簧测力计的读数、浮力的计算、阿基米德原理、密度的计算以及画物体受力的示意图等，涉及的知识点较多，综合性强，难度较大．