Question

为了探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受的重力关系，某同学进行了如图所示的实验：
（1）你觉得合理的实验顺序是

甲丁乙丙

；
（2）选用其他液体多次实验后，可得出结论：浸在液体中的物体所受的浮力，大小

等于它排开液体所受的重力

．
（3）图乙中，浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中，合金块所受的浮力

不变

．（填“变大”，“不变”或“变小”）．
（4）合金块的密度是

4×10³kg/m³

．
（5）小明同学利用上面实验中的器材和木块，进一步探究了漂浮在水面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理，但实验过程中有一个步骤与上图不同，这个步骤是

乙

．（选填代号即可）

Answer 1

分析：（1）要先测合金块的重力和空桶的重力，然后再把金属块没入水中，测出合金块受到的浮力，最后再测出桶和溢出水的重力；
（2）根据阿基米德原理的内容回答；
（3）浮力大小与V_排有关，而与下潜的深度无关；
（4）合金块的质量可根据公式m=

G

g

算出，合金块的体积等于它浸没入水中时排开水的体积，所以合金块的体积V=V_排=

F浮

ρ水g

，知道了合金块的质量和体积，就可以利用密度公式ρ=

m

V

算出合金块的密度．
（5）知道漂浮在水面上的物体，浮力等于重力，对测力计没有拉力了，所以步骤乙中不需要测力计，只小于将木块放入水中，得到排开的水即可．

解答：解：
（1）合理的实验顺序是：甲、测出实心合金块所受的重力；
丁、测出空桶所受的重力；
乙、把合金块浸没在装满水的溢水杯中，测出合金块所受的浮力，收集合金块排开的水；
丙、测出桶和排开的水所受的重力．
所以合理的实验顺序是：甲丁乙丙．
（2）由图中数据可知，合金块受到的浮力：F_浮=2.0N-1.5N=0.5N，
合金块没入水中后排开水的重力：G_排水=G_桶和水-G_空桶=1.0N-0.5N=0.5N，
根据实验数据可知，浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开液体所受的重力；
（3）由阿基米德原理公式F_浮=ρ_液gV_排可知，浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关．当合金块浸没在水中时，不论是向下匀速运动还是向上匀速运动，只要始终是没入水中，则V_排一定，所受浮力不变；
（4）合金块的质量：m=

G

g

=

2.0N

10N/kg

=0.2kg，
由F_浮=ρ_液gV_排得：V_排=

F浮

ρ水g

=

0.5N

1×103kg/m3×10N/kg

=5×10^-5m³，
因为合金块浸没入水中，所以V=V_排=5×10^-5m³，
合金块的密度：
ρ=

m

V

=

0.2kg

5×10-5m3

=4×10³kg/m³．
（5）因为漂浮在水面上的物体，浮力等于重力，所以由步骤甲就可以测出浮力；所以步骤乙中木块对测力计没有拉力了，不需要测力计，只小于将木块放入水中，得到排开的水即可．则实验过程中步骤与上图不同是乙．
故答案为：（1）甲丁乙丙；
 （2）等于它排开液体所受的重力； 
（3）不变；  
（4）4×10³kg/m³；
（5）乙．

点评：本题是一道综合题，综合考查了学生的实验和计算能力，理解阿基米德原理是解答本题的关键．本题中的第（1）问，关于实验顺序要注意：要先测合金块的重力，再测合金块的浮力，最后再测排出水的重力；本题中的第（4）问，给了我们一种计算体积的方法，要灵活掌握；本题中的第（5）问，注意木块的密度小于水的密度，放入水中处于漂浮状态．