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：

（1）你覺得合理的實驗順序是

甲丁乙丙（丁甲乙丙）

．
（2）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

排開液體的重力

．
（3）圖乙中，浸沒在水中的合金塊勻速向下運動的過程中，合金塊所受的浮力

不變

 （填“變大”、“不變”或“變小”）．
（4）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按如圖甲的方法測出金屬塊受到的重力，大小為

2.2

N． ②按如圖乙的方法測出金屬塊浸沒在水中時排開水的體積，大小為

20

cm³． ③用公式F_浮=ρ_水gV排計算金屬塊浸沒在水中受到的浮力，大小為

0.2

N．④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）要先測合金塊的重力和空桶的重力，然后再把金屬塊沒入水中，測出合金塊受到的浮力，最后再測出桶和溢出水的重力；
（2）已知物重和浸沒時彈簧測力計的示數，兩者之差就是浮力，然后根據丙丁可知排開液體的重力．
（3）物體在液體中受到的浮力與液體密度和排開液體體積有關，浮力是否變化，從液體密度和排開液體體積是否變化分析．
（4）①利用測力計的讀數方法可以讀出金屬塊受到的重力．
②量筒中兩次液面對應的體積之差，就是金屬塊排開的水的體積．
③根據阿基米德原理可以求出此時金屬塊受到的浮力大小．
④根據金屬塊的重力和浮力的大小關系利用物體的浮沉條件可以確定金屬塊浸沒在水中時的狀態．

解答：解：（1）合理的實驗順序是：甲、測出實心合金塊所受的重力；
丁、測出空桶所受的重力；
乙、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，收集合金塊排開的水；
丙、測出桶和排開的水所受的重力．
故順序為：甲丁乙丙（丁甲乙丙）；
（2）根據甲圖可知，合金的重力為2N；根據乙圖可自，合金完全浸沒在水中時，彈簧測力計的示數為1.5N，故物體受到的浮力為F_浮=G-G′=2N-1.5N=0.5N；
根據丙丁兩圖可知，排開水的重力為：1N-0.5N=0.5N；因此可得出結論：浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于排開液體的重力．
（3）浸沒后，物體在向下運動過程中，排開水的體積不變，水的密度不變，故所受浮力不變．
（4）①根據指針所在的位置以及刻度盤上所示的刻度，可以知道金屬塊受到的重力為：2.2N．
②量筒中原來水的體積為：20cm³，現在水和金屬塊的總體積為40cm³，金屬塊的體積為總體積減去原來水的體積，故為：20cm³．
③金屬塊受到的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=10³kg/m³×10N/kg×2×10^-5m³=0.2N．
④由于金屬塊受到的重力大于其浸沒在水中時受到的浮力，故金屬塊下沉．
故答案為：（1）甲丁乙丙（丁甲乙丙）；（2）排開液體的重力；（3）不變；（4）2.2；20；0.2；下沉．

點評：此題的難度不大，重點對阿基米德原理的理解、測力計的讀數、量筒的使用、影響浮力的因素、物體的浮沉條件等基礎知識進行了簡單的考查．