Question

小强制作了一台如图所示的“浮力秤”，可以方便的称量物体的质量，其构造如图所不，已知小筒底面积为20cm²，高度为20cm，当秤盘不放物体时，筒壁上A处恰好与水面相平，此时小筒浸入水中的深度为5cm．（取g=10N/kg）
（1）秤盘和小筒的总质量为

0.1

kg；
（2）小筒A处应标示该浮力秤的

0

刻度．
（3）该“浮力秤”的最大称量为

0.3

kg．

Answer 1

分析：先求出v_排，根据阿基米德原理和漂浮条件可求小筒和秤盘的总重力、能称出物体的最大质量．

解答：解：（1）当秤盘中不放物体，即水面平齐浮力秤的零刻线A时：
v_排=sh_A=20cm²×5cm=100cm³=1×10^-4m³，
∵F_浮=ρ_水v_排g=1×10³kg/m³×1×10^-4m³×10N/kg=1N，
又∵浮力秤漂浮
∴G=F_浮=1N；
∴m=

G

g

=

1N

1N/kg

=0.1kg；
（2）当秤盘上不放物体时，说明此时称量为0，因此水面A处应为零刻度；
（3）这台浮力秤最大增加的排开水的体积为△v_排′，则
△v_排′=sh=20cm²×（20cm-5cm）=300cm³=3×10^-4m³，
增加的最大浮力为：
△F_浮′=ρ_水△v_排′g=1×10³kg/m³×3×10^-4m³×10N/kg=3N，
又∵浮力秤漂浮
∴G′=△F_浮′=3N，
∴该秤能称出物体的最大质量为m′=

G′

g

=

3N

1N/kg

=0.3kg．
故答案为：0.1；0；0.3．

点评：本题考查阿基米德原理和漂浮条件的应用，本题情景就是学生熟知的课本中的演示实验，由此展开探究活动，主要考查学生提出猜想的能力、设计和实施物理实验的能力以及科学探究的基本过程和方法．