Question

11．在探究“浸在液體中的物體所受的浮力跟它排開液體所受重力”的關系時，小明根據教材要求進行了如圖所示的實驗．

（1）物塊浸沒在水中時所受到的浮力F_浮=0.4N．
（2）溢水杯的水沒有裝滿，導致本實驗測量的F_浮＞G_排 （選填“＞”“＜”或“=”）．
（3）若溢水杯裝滿水，則戊圖與甲圖測力計的讀數差應該是0.4N；則石塊的密度是5×10³ kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）由圖乙可知物體的重力，由圖丁可知物體浸沒在水中時測力計的示數，利用稱重法求出物塊浸沒在水中時所受到的浮力；
（2）溢水杯的水沒裝滿，會導致有一部分水沒有排出溢水杯；
（3）根據阿基米德原理可得出戊圖與甲圖測力計的讀數差；石塊浸沒在水中，則石塊的體積等于排開水的體積，利用F_浮=ρ_液gV_排可算出石塊的體積；根據重力求出其質量，由密度公式求出其密度的大�。�

解答 解：（1）由圖乙可知，物體的重力G=2N，由圖丁可知，物塊浸沒在水中時，測力計示數F=1.6N，
則物塊浸沒在水中時所受的浮力：F_浮=G-F=2N-1.6N=0.4N；
（2）溢水杯的水沒裝滿，物塊放入溢水杯時，先要使溢水杯滿了才可以向外排水，導致排開水的重力偏小，則測得的浮力大于排開水的重力；
（3）根據阿基米德原理可知，浮力等于排開液體受到的重力，戊圖與甲圖測力計的讀數差即為排開液體受到的重力，即示數差=G_排=F_浮=0.4N；
由F_浮=ρ_水gV_排可得，石塊體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-5m³；
由G=mg可得，石塊的質量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2N}{10N/kg}$=0.2kg；
石塊的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{4×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³．
故答案為：（1）0.4；（2）＞；（3）0.4；5×10³．

點評 本題綜合考查了稱量法測浮力、阿基米德原理、密度的計算、誤差分析，在計算物體的密度時，能夠根據浮力知識得出石塊的體積，是解題的關鍵．