Question

13．小雨同学仔细研究教材上“探究浮力的大小等于什么？”的实验，教材上的实验操作过程如图所示．
小雨发现实验过程和表述存在一些问题：
（1）在如图中所示的四个实验步骤中，按不重复操作的前提下，请你排出最科学合理的顺序是丙乙甲丁．
（2）图丙和丁实验操作中，是为了测量排出水的重力，图甲中，使物块在水面下匀速下沉但未触底的过程中，弹簧测力计的示数将不变（选填“变大”、“不变”或“变小“）．
（3）通过上面的实验，我们得出结论浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力．
（4）上面利用液体探究出来的浮力规律较阿基米德原理，该原理适用（选填“适用”或“不适用”）于气体中．
（5）聪明的小雨认为该实验还可以求得该物体的密度，请你计算物体的密度为5×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）利用弹簧测力计可以得到固体在水中受到的浮力；利用溢水杯、小桶和弹簧测力计可以得到固体排开的水重．两者比较，可以得到浮力等于什么．
（2）图丙和丁实验操作中，是为了测量排出水的重力大小；弹簧测力计的示数等于重力减去浮力，由物体所受浮力大小与排开液体的体积有关，和物体在水中的深度无关；
（3）比较物体受到的浮力和排开水所受重力的关系得出结论；
（4）阿基米德原理同样适用于浸在气体中的物体，求物体受到气体的浮力；
（5）根据F_浮=ρ_水gV_排求出排开水的体积，即为物体的体积，再根据G=mg=ρgV求出物体的密度．

解答 解：（1）验证阿基米德原理的实验过程是：
A、用弹簧测力计测出小桶的重力；
B、用弹簧测力计测出固体的重力；
C、在溢水杯中盛满水，将固体慢慢浸入水中，记下拉力；同时使溢出的水流入小桶；
D、用弹簧测力计测出小桶和溢出的水的总重力，求出排出的水重力．
所以实验顺序为：丙乙甲丁；
（2）图丙和丁实验操作中，是为了测量排出水的重力；
图甲中，使物块在水面下匀速下沉但未触底的过程中，排开水的体积不变，即所受的浮力不变，所以弹簧测力计的示数将不变；
（3）物体受的浮力=G-F_拉=2.5N-2N=0.5N，排出水的重力=G_总-G_桶=1.5N-1N=0.5N，结论：浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力；
（4）阿基米德原理同样适用于浸在气体中的物体；
（5）由F_浮=ρ_水gV_排得物体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-5m³，
由G=mg=ρgV得物体的密度：
ρ=$\frac{G}{gV}$=$\frac{2.5N}{10N/kg×5×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³．
故答案为：（1）丙乙甲丁；（2）排出水的重力；不变；（3）浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力；（4）适用；（5）5×10³．

点评 本题考查了浮力测量实验步骤和浮力、重力、密度的计算等，认真审题、理解题意，知道实验目的与实验原理，根据实验步骤与所测量的量即可正确解题．