Question

20．為了探究物體的浮沉條件，實驗室提供了如下器材：彈簧測力計、量筒、燒杯、銅塊（約200g）、蠟塊（約6g）、細線、水及其他簡單輔助器材．

（1）第一小組：探究銅塊的下沉條件．實驗中，他們用兩種方法測量了銅塊受到的浮力：
方法1：稱重法．測量過程及示數如圖甲所示，則銅塊所受的浮力為0.2 N．
方法2：阿基米德原理法．測量過程與示數如圖乙所示，則銅塊排開水的體積為20ml，根據F_浮=G_排=ρ_液V_排g可計算出浮力．通過實驗可得出銅塊浸沒在水中下沉條件是
F_浮＜G_物（選填“＞”、“=”或“＜”）；
（2）第二小組：為探究蠟塊上浮的條件，要測量蠟塊浸沒時的浮力，應該選用第一組上述兩方法中的方法2（選填“1”或“2”），并簡要說明操作中還應采取的措施：用細鋼針將蠟塊全部壓入水中．同學們討論后發現利用所提供的實驗器材難以完成此探究目的，請說出理由：因為蠟塊的重力比彈簧測力計分度值小得多，難以測出其重力．

Answer 1

分析 （1）由圖讀出金屬塊在空氣中重G、金屬塊浸沒在水中的彈簧測力計的示數F_示，利用稱重法求金屬塊所受的浮力；
量筒兩次讀數之差就是金屬塊的體積，根據阿基米德原理求出受到的浮力；物體受到的重力大于浮力時，物體將下沉；
（2）由于木塊的密度小，會漂浮在水中，在不施加外力的情況下，無法浸沒在水中，因此需考慮使用針壓法來進行實驗．根據蠟塊的重力與彈簧測力計分度值的大小關系即可判斷．

解答 解：（1）方法1：由甲圖可得：G=2.2N，F_示=2N，
金屬塊所受的浮力：
F_浮=G-F_示=2.2N-2N=0.2N；
方法2：金屬塊的體積：
V=40mL-20mL=20mL=20cm³，
根據阿基米德原理可知：利用F_浮=G_排=ρgV_排可求受到的浮力：
F_浮=G_排=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×20×10^-6m³=0.2N；
金屬塊浸沒在水中下沉的條件：
F_浮＜G_物；
（2）由于蠟塊不下沉，不能直接測量蠟塊受到浮力的大小，要測量蠟塊浸沒時的浮力應選方法2．
要測量木塊浸沒時受的浮力，先測出V_排，要用助沉法（用細針使木塊完全浸沒），再利用阿基米德原理計算F_浮；
同學們討論后發現利用所提供的實驗器材難以完成此探究目的，因為蠟塊的重力比彈簧測力計分度值小得多，難以測出其重力．
故答案為：
（1）0.2；20；＜；
（2）2； 用細鋼針將蠟塊全部壓入水中；因為蠟塊的重力比彈簧測力計分度值小得多，難以測出其重力．

點評 本題考查了物體的浮沉條件、阿基米德原理、量筒和彈簧測力計的使用，考查了學生的實驗操作能力，要求用好稱重法測浮力、助沉法測體積，但都屬于基本實驗能力，難度不大．