Question

小芳同學(xué)在探究“浮力的大小等于什么”時，用彈簧測力計、小石塊、燒杯、小桶等進行實驗操作，如圖所示a、b、c、d是四個步驟示意圖．設(shè)四個圖中彈簧測力計的讀數(shù)分別是F₁、F₂、F₃、F₄，
（1）由四個圖中

ac

兩個圖的彈簧測力計的讀數(shù)可以求出小石塊受到的浮力；
（2）被排開液體的重力為

F₄-F₂

；
（3）如果關(guān)系式

F₁-F₃=F₄-F₂

成立，就可以得到著名的阿基米德原理；
（4）小芳想繼續(xù)探究“浮力與物體浸沒在水中的深度有關(guān)嗎？”，她應(yīng)該進行的操作是：

用測力計掛著石塊浸沒在水中不同深度處，觀察測力計的示數(shù)是否發(fā)生改變

．
（5）利用上述數(shù)據(jù)，可以算出石塊的密度，表達式為ρ=

F1ρ水

F4-F2

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)稱重法可知，要想測出小石塊受到的浮力，應(yīng)測出小石塊的重力和小石塊在水中彈簧測力計的示數(shù)；
（2）排開水的重力等于排開的水和小桶的重力之和減掉空桶的重力；
（3）要驗證阿基米德原理是否成立，應(yīng)比較排開水的重力和物體所受浮力的大小．
（4）探究浮力大小與浸沒深度的關(guān)系，應(yīng)將石塊完全浸沒，并分別讀出不同深度時彈簧測力計的示數(shù)進行比較．
（5）已知F₁為石塊的重力，則石塊的質(zhì)量m=

F1

g

，利用F_浮=ρ_水gV_排求得石塊排開水的體積，由圖可知，石塊全部浸沒在水中，則V_排=V_物，再利用ρ=

m

V

即可求得石塊的密度．

解答：解：（1）根據(jù)F_浮=G-F′可知，小石塊受到的浮力等于小石塊的重力F₁減掉小石塊在水中彈簧測力計的示數(shù)F₃；故應(yīng)選a、c；
（2）d彈簧測力計的示數(shù)F₄（即桶和排開水的重力之和）減掉b中彈簧測力計的示數(shù)F₂（即空桶的重力）等于被排開液體的重力；故F₄-F₂；
（3）如果關(guān)系式F₄-F₂=F₁-F₃成立，就可以得到著名的阿基米德原理．
（4）必須將石塊完全浸沒時，讀數(shù)示數(shù)，再改變深度繼續(xù)讀數(shù)進行比較，這樣才能看出浮力大小與深度的關(guān)系．
（5）石塊的質(zhì)量m=

F1

g

，
由F_浮=ρ_水gV_排可得V_排=

F浮

ρ水g

=

F4-F2

ρ水g

，
石塊全部浸沒在水中，則V_排=V_物，
石塊的密度：ρ=

m

V

=

F1

g

：

F4-F2

ρ水g

=

F1ρ水

F4-F2

．
故答案為：（1）ac；
（2）F₄-F₂；
（3）F₁-F₃=F₄-F₂；
（4）用測力計掛著石塊浸沒在水中不同深度處，觀察測力計的示數(shù)是否發(fā)生改變．
（5）

F1ρ水

F4-F2

．

點評：本題目研究阿基米德原理這個實驗，將實驗中的各過程分解、驗證，充分考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度．