Question

4．小雨同學(xué)仔細研究教材上“探究浮力的大小等于什么？”的實驗，教材上的實驗操作過程如圖所示．

小雨發(fā)現(xiàn)實驗過程和表述存在一些問題：
（1）在如圖中所示的四個實驗步驟中，按不重復(fù)操作的前提下，請你排出最科學(xué)合理的順序是丙、乙、甲、丁．
（2）圖丙和丁實驗操作中，是為了測量排開水的重力，圖甲中，使物塊在水面下勻速下沉但未觸底的過程中，彈簧測力計的示數(shù)將不變 （選填“變大”、“不變”或“變小“）．物體完全浸沒在水中時受到的浮力為0.5N．
（3）通過上面的實驗，我們得出結(jié)論物體浸入液體中受到的浮力等于物體排開液體所受的重力．
（4）上面利用液體探究出來的浮力規(guī)律較阿基米德原理，該原理適用 （選填“適用”或“不適用”）于氣體中．
（5）聰明的小雨認為該實驗還可以求得該物體的密度，請你計算物體的密度為5×10³ kg/m³．

Answer 1

分析 （1）利用彈簧測力計可以得到固體在水中受到的浮力；利用溢水杯、小桶和彈簧測力計可以得到固體排開的水重．兩者比較，可以得到浮力等于什么．
（2）圖丙和丁實驗操作中，是為了測量排出水的重力大小；彈簧測力計的示數(shù)等于重力減去浮力，由物體所受浮力大小與排開液體的體積有關(guān)，和物體在水中的深度無關(guān)；
（3）比較物體受到的浮力和排開水所受重力的關(guān)系得出結(jié)論；
（4）阿基米德原理同樣適用于浸在氣體中的物體，求物體受到氣體的浮力；
（5）根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出排開水的體積，即為物體的體積，再根據(jù)G=mg=ρgV求出物體的密度．

解答 解：（1）為了使小桶在接水之后可直接計算排開水的重力，應(yīng)先測量空桶的重；然后再測出物體的重力，并直接浸入水中觀察測力計的示數(shù)；最后測排出的水和小桶的總重，求排出的水的重力．因此，合理的順序應(yīng)為：丙、乙、甲、��；
（2）圖丙和丁實驗操作中，是為了測量排開水的重力；
圖甲中，使物塊在水面下勻速下沉但未觸底的過程中，排開水的體積不變，即所受的浮力不變，由F_浮=G-F_拉可知，彈簧測力計的示數(shù)將不變；
由圖乙、甲可知，物體完全浸沒在水中時受到的浮力：F_浮=G-F_拉=2.5N-2N=0.5N；
（3）物體排開水的重力G_排=G_總-G_桶=1.5N-1N=0.5N，而物體受的浮力F_浮=0.5N，
比較浮力與排開水的重力大小可得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受浮力的大小等于被物體排開的液體所受的重力；
（4）阿基米德原理同樣適用于浸在氣體中的物體；
（5）由F_浮=ρ_水gV_排得物體的體積：
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得物體的密度：
ρ=$\frac{G}{gV}$=$\frac{2.5N}{10N/kg×5×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³．
故答案為：（1）丙、乙、甲、��；
（2）排開水的重力；不變；0.5N；
（3）物體浸入液體中受到的浮力等于物體排開液體所受的重力；
（4）適用；（5）5×10³．

點評 本題考查了浮力測量實驗步驟和浮力、重力、密度的計算等，認真審題、理解題意，知道實驗?zāi)康呐c實驗原理，根據(jù)實驗步驟與所測量的量即可正確解題．