Question

為了探究浸在液體中的物體所受的浮力跟它排開液體所受的重力的關系，某同學進行了如圖所示的實驗：

甲．測出實心合金塊所受的重力．
乙．測出空桶所受的重力．
丙．把合金塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，測出合金塊所受的浮力，收集排開的水．
丁．測出桶和排開的水所受的重力．
（1）選用其他液體多次實驗后，可得出結論：浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于

物體所排開液體所受的重力

．
（2）當把該合金塊直接浸沒在水中時，合金塊會

下沉

（選填“上浮”、“下沉”或“懸浮”），原因是

物體的重力大于物體受到的浮力

，下沉過程中合金塊所受浮力

不變

（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）利用該實驗測得的數據還可計算出合金塊的密度ρ_合金=

4×10³kg/m³

．

Answer 1

分析：（1）根據阿基米德原理進行解答；
（2）物體重力大于所受浮力時，物體下沉；
物體所受浮力的大小與排開液體的體積和液體的密度有關，與浸沒的深度無關；
（4）根據G=mg求出合金塊的質量，根據阿基米德原理求出合金塊浸沒入水中時排開水的體積即合金塊的體積，
然后利用密度公式求出合金塊的密度．

解答：解：（1）由圖中數據可知，物體所受的重力G=2.0N，合金塊受到的浮力：F_浮=2.0N-1.5N=0.5N，
合金塊沒入水中后排開水的重力：G_排水=G_桶和水-G_空桶=1.0N-0.5N=0.5N，
再結合阿基米德原理可知，浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開液體所受的重力．
（2）由圖中數據可知，物體所受的重力G=2.0N，F_浮=0.5N，G＞F_浮，所以當把該合金塊直接浸沒在水中時，
放手后合金塊會下沉；由阿基米德原理公式F_浮=ρ_液gV_排可知，浮力大小只與液體的密度和排開液體的體積有關，
當合金塊浸沒在水中時，不論是向下勻速運動還是向上勻速運動，只要始終是沒入水中，則V_排一定，所受浮力不變．
（3）合金塊的質量：m=

G

g

，金屬塊完全浸沒時排開水的體積：V_排=

F浮

ρ水g

，
因為合金塊浸沒入水中，合金塊的體積V=V_排，
合金塊的密度：ρ_合金=

m

V

=

G g

F浮 ρ水g

=

Gρ水

F浮

=

2N×1×103kg/m3

0.5N

=4×10³kg/m³．
故答案為：（1）物體所排開液體所受的重力；（2）下沉；物體的重力大于物體受到的浮力；不變；
（4）4×10³kg/m³（4g/cm³）．

點評：本題是一道綜合題，綜合考查了學生的實驗和計算能力，理解阿基米德原理是解答本題的關鍵．本題中的第（3）問，給了我們一種計算體積的方法，那就是依據阿基米德原理利用浮力除以水的密度和g來計算．