Question

15．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、燒杯、金屬塊、細線、水及其他簡單輔助器材，實驗步驟如下：
（1）按如圖甲所示的方法測出金屬塊受到的重力大小為2.2N．
（2）按如圖乙所示的方法測出金屬塊浸沒在水中時排開水的體積為20cm³
（3）金屬塊浸沒在水中受到浮力大小為0.2N（g取10N/kg）
（4）金屬塊的密度為1.1×10⁴kg/m³
（5）比較金屬塊浸沒在水中受到的浮力和金屬塊受到的重力大小，可知金屬塊浸沒在水中時會下沉（填“上浮”、“懸浮”或“下沉”）

Answer 1

分析 （1）由圖中測力計分度值讀數；
（2）根據排水法求金屬塊的體積；
（3）根據阿基米德原理，金屬塊在水中受到的浮力；
（4）根據G=mg求物體的質量，根據ρ=$\frac{m}{V}$求金屬塊的密度；
（5）根據物體的浮沉條件分析回答．

解答 解：（1）（2）圖甲中測力計分度值為0.2N，示數為2.2N，即重力大小為2.2N；
（2）圖乙中量筒的分度值為2ml，原來水的體積為V₁=20ml，金屬與水的總體積V₂=40ml，則金屬塊的體積即排開水的體積：
V=V₂-V₁=40ml-20ml=20ml；
（3）根據阿基米德原理，金屬塊在水中受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水gV=1.0×10³kg/m³×10N/kg×20×10^-6 m³=0.2N；
（4）金屬塊的質量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2.2N}{10N/kg}$=0.22kg，
金屬塊的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.22kg}{20×1{0}^{-6}{m}^{3}}$=1.1×10⁴kg/m³．
（5）金屬塊浸沒在水中受到浮力大小為0.2N小于金屬塊受到的重力大小為2.2N，根據物體的浮沉條件，金屬塊將下沉．
故答案為：（1）2.2；（2）20；（3）0.2；（4）1.1×10⁴；（5）下沉．

點評 本題考查阿基米德原理、物體的浮沉條件、密度公式的應用及量筒的使用．