Question

【題目】學習了阿基米德原理的知識后，小宇同學自己設計實驗完成“探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系”，請你完成下列相關過程中空格處的內容。

（一）實驗器材：除量筒，金屬塊，細線，水等器材外，還必須要的器材是___。

（二）實驗步驟：

（1）在彈簧測力計下端用細線懸掛一塊金屬塊，靜止時，記下測力計的示數F1及金屬塊所受的重力G，則F1 _____G（選填“大于”、“等于”或“小于”）。

（2）在量筒中倒入適量的水，記下水面的示數V1 。這里適量的水是指________。

（3）將金屬塊完全浸沒在量筒的水中，記下此時量筒中水面的示數V2和彈簧測力計的示數F2 。

（三）分析與交流：

（1）彈簧測力計的兩次示數差（F1﹣F2）表示________________；

（2）量筒中水面兩次示數差（V2﹣V1）表示____________；

（3）如果實驗操作正確且排除實驗過程中的誤差，可以得到兩者（F1﹣F2）與（V2﹣V1）之間的關系式為：____________________（水的密度用ρ水表示）。

Answer 1

【答案】彈簧測力計 等于 金屬塊能全部沒入且不接觸筒底 金屬塊所受的浮力 金屬塊排開水的體積（或說金屬塊的體積） F1﹣F2=ρ水g（V2﹣V1）

【解析】

（一）因為“探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關系”，所以，實驗器材除了量筒、金屬塊、細線和水外，還需要用彈簧測力計測量物體的重力和浸沒水中時彈簧測力計的示數；

（二）（1）在彈簧測力計下端用細線懸掛一塊金屬塊，由于靜止時，拉力與重力是一對平衡力，所以，F1 等于G；

（2）在量筒中倒入適量的水，這里適量的水是指：金屬塊能全部沒入且不接觸筒底；

（三）（1）由稱重法知道，物體受到的浮力等于物體的重力減掉浸沒水中時彈簧測力計的示數，即F浮=F1 -F2；

（2）根據實驗過程知道，量筒中水面兩次示數差（V2 -V1 ）表示金屬塊排開水的體積；

（3）根據 和G=mg知道，金屬塊排開水所受重力的表達式是：G排=m排g=ρ水gV排 =ρ水g（V2 -V1 ），又因為F浮 =G排，所以，（F1﹣F2）與（V2﹣V1）之間的關系式是：F1﹣F2=ρ水g（V2﹣V1）。