Question

15．小明同學用一個彈簧測力計、一個金屬塊、4個裝有一定量水的燒杯，對浸在液體中的物體所受的浮力和物體的密度進行了探究，如圖表示探究過程及有關數據． 
（1）由圖A可求得金屬塊的質量是1 kg．
（2）分析圖B、C、D，說明浮力大小跟物體排開液體的體積 有關．
（3）分析圖A，D可求得金屬塊完全浸沒在水中所受的浮力大小是3 N．
（4）根據阿基米德原理，可求得D圖金屬塊浸沒時排開水的體積為3×10^-4 m³
（5）根據圖中的實驗數據，可求得金屬塊的密度是3.3×10³ kg/m³．（保留1位小數）

Answer 1

分析 （1）由圖A可知圓柱體的重力，由m=$\frac{G}{g}$可得質量；
（2）物體所受浮力的大小與排開液體的體積和液體密度有關，應用控制變量法分析圖示實驗，根據實驗現象分析答題；
（3）由圖D可知彈簧測力計的示數，根據稱重法求出圓柱體受到的浮力；
（4）由阿基米德原理求出體積；
（5）求出圓柱體受到的浮力，根據阿基米德原理表示出排開水的體積即為圓柱體的體積，根據G=mg和ρ=$\frac{m}{V}$求出圓柱體的密度．

解答 解：（1）由圖A可知圓柱體的重力G=10N，m=$\frac{G}{g}$=$\frac{10N}{10N/kg}$=1kg；
（2）比較分析圖B、C、D可知，物體排開水的體積不同，彈簧測力計的示數不同，由稱重法可知受到的浮力不同，說明浮力的大小與物體排開液體的體積有關；
（3）由圖A、D可知，物體的重力G=10N，圓柱體浸沒時彈簧測力計的示數F=7N，
則物體受到的浮力F_浮=G-F=10N-7N=3N；
（4）因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等，
所以，由F_浮=ρgV_排可得，圓柱體的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{3N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=3×10^-4m³；
（5）金屬塊的質量m=1kg，
金屬塊的體積V=3×10^-4m³
金屬塊的密度，ρ_金=$\frac{m}{V}$=$\frac{1kg}{3×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3.3×10³kg/m³．
故答案為：（1）1；（2）物體排開液體的體積；（3）3；（4）3×10^-4；（5）3.3×10³．

點評 本題考查了稱重法求浮力、利用控制變量法分析實驗現象得出結論以及物體密度的計算，是一道常見題．