Question

5．小強為了“探究浮力的大小跟排開的液體所受重力的關系”，做了如下的實驗：（彈簧測力計每小格示數是0.5N）

（1）請在A圖中畫出被測物體所受力的示意圖．
（2）你認為更合理的實驗順序是DABC．
（3）通過實驗你得到的結論是：浸在液體中的物體，所受浮力的大小等于物體排開液體所受到的重力．
（4）請你根據小強在實驗中獲得的數據，計算物體的體積是1×10^-4m³；你認為通過本實驗獲得的數據能（填“能”或“不能”）計算出此物體的密度．

Answer 1

分析 （1）物體受重力和拉力，二者是一對平衡力，根據二力平衡條件的特點畫出兩個力；
（2）要先測物體的重力和空桶的重力，然后再把物體沒入水中，測出物體受到的拉力，根據稱重法求出浮力；最后再測出桶和溢出水的重力得出排開水的重力；
（3）根據阿基米德原理進行解答；
（4）根據物體完全浸沒在水中時的浮力計算出體積；根據A測出物體的重力，可計算出其質量，則可計算出物體的密度．

解答 解：（1）已知彈簧測力每小格示數是0.5N，由圖A知，物體的重力G=2.5N，物體受重力和測力計的拉力作用，二者大小相等，重力方向豎直向下，拉力方向豎直向上，如圖所示：

（2）合理的實驗順序是：
D、測出空桶所受的重力；
A、測出物體所受的重力；
B、把物體浸沒在裝滿水的溢水杯中，測出物體所受的浮力，收集物體排開的水；
C、測出桶和排開的水所受的重力．
故合理的實驗順序是DABC；
（3）根據阿基米德原理，浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開液體所受的重力．
（4）由圖AB中實驗數據可知，物體受到的浮力：F_浮=G-F_拉=2.5N-1.5N=1N，
由公式F_浮=ρ_水gV_排可得，
物體的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
本實驗獲得的數據能計算出此物體的密度，過程如下：
由公式G=mg得，
物體的質量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2.5N}{10N/kg}$=0.25kg，
物體的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.25kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.5×10³kg/m³．
故答案為：（1）見上圖；（2）DABC；（3）物體排開液體所受到的重力；（4）1×10^-4；能．

點評 本題考查了“探究浮力的大小跟排開的液體所受重力的關系”的實驗中，操作順序的安排、受力分析與力的示意圖、阿基米德原理的內容、浮力公式的運用等，綜合性較強．