Question

在“驗證阿基米德原理”的實驗中，某同學在彈簧測力計下端用細線懸掛一金屬塊，記下彈簧測力計的示數F₁；在量筒中盛適量的水，記下水面的示數V₁，將金屬塊完全浸沒在量筒內的水中，記下這時水面的示數V₂和彈簧測力計的示數F₂，如圖所示．回答下列問題：
（1）實驗中金屬塊所受浮力大小的表達式為______；
（2）量筒中水面兩次示數差（V₂-V₁）的物理含義為______；
（3）實驗中記錄的實驗數據如表一和表二所示，由此可以得出的初步結論：______；
（4）如果用小木塊替換金屬塊，驗證阿基米德原理．在彈簧測力計下端用細線懸掛小木塊，緩慢浸入水中，當彈簧測力計示數為零時，木塊在水中處于______狀態．
表一

F1 （牛）	F2 （牛）	F1-F2 （牛）
2.6	1.6	1

表二

V1（厘米3）	V2（厘米3）	V2-V1（厘米3）	ρ水 g（V2-V1） （牛）
250	350	100	0.98

Answer 1

【答案】分析：（1）金屬塊浸沒在水中時，受重力、浮力與彈簧測力計拉力作用，由平衡條件可以求出浮力的表達式．
（2）水與金屬塊的體積與水的體積之差是金屬塊排開水的體積，即金屬塊的體積．
（3）分析表中實驗實驗，看金屬塊受到的浮力與金屬塊排開水的重力間的關系，從而得出結論．
（4）當彈簧測力計示數為零時，木塊漂浮在水面上．
解答：解：（1）由題意知，金屬塊的重力G=F₁，
金屬塊浸入水中時，金屬塊受到的拉力為F₂，
金屬塊浸入水中時，受重力、浮力與彈簧測力計拉力作用，
由平衡條件得：F_浮=F₁-F₂．
（2）量筒中水面兩次示數差（V₂-V₁）的物理含義為：金屬塊排開水的體積．
（3）由表一與表二所示實驗數據可知，金屬塊受到的浮力是1N，
金屬塊排開水的重力是0.98N≈1N，由此可見：在誤差允許范圍內：
金屬塊所受浮力大小等于金屬塊排開水的重力．
（4）當彈簧測力計示數是零時，木塊受重力與浮力作用，
木塊受到重力與浮力作用，處于平衡狀態，漂浮在水面上．
故答案為：（1）F_浮=F₁-F₂；（2）金屬塊排開水的體積；
（3）金屬塊所受浮力大小等于金屬塊排開水的重力；（4）漂浮．
點評：本題考查了“驗證阿基米德原理”的實驗，利用了排水法測體積的方法，認真分析實驗數據、對金屬塊與木塊正確受力分析是正確解題的關鍵．