Question

4．如圖所示，小明用彈簧測(cè)力計(jì)和溢水杯設(shè)計(jì)了“探究浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)，可以通過(guò)觀察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)來(lái)獲得所要探究的數(shù)據(jù)，

（1）請(qǐng)將圖中測(cè)量的有關(guān)數(shù)據(jù)填入表格中：

物體的重力/N	物體在水中時(shí)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)/N	物體受到的浮力/N	物體排開(kāi)水的 重/N
4	3

（2）分析表中的數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是：物體受到的浮力等于物體排開(kāi)液體受到的重力．
（3）小明同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行反思，他認(rèn)為要想使實(shí)驗(yàn)成功而且現(xiàn)象明顯，對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)下掛的物體也有一定要求，他認(rèn)為物體的密度要大于水的密度，物體的體積也有一定要求，他所用的彈簧測(cè)力計(jì)如圖2所示，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，你認(rèn)為彈簧測(cè)力計(jì)下掛的物體的體積至少要大于5×10^-6 m³才能使實(shí)驗(yàn)成功而且現(xiàn)象明顯．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）在將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格時(shí)，要注意每次測(cè)量的量與表格內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并同時(shí)利用稱(chēng)重法求出浮力，利用小桶與水的總重減去空小桶的重，得出排水的重力；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的可知，主要探究浮力大小與物體排開(kāi)液體重力的大小關(guān)系，然后比較兩者的關(guān)系即可得出結(jié)論．
（3）已知物體受到的浮力和水的密度，利用V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$得到物體的體積；
已知物重，可以得到質(zhì)量；已知質(zhì)量和體積，利用ρ=$\frac{m}{V}$計(jì)算其密度．根據(jù)分度值，根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$算出最小體積．

解答 解：
（1）物體的重力G=4N，物體在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F′=3N，
物體受到的浮力F_浮=G-F′=4N-3N=1N，
物體排開(kāi)水的重力G_排=G_總-G_桶=4N-3N=1N．
（2）比較物體受到的浮力和物體排開(kāi)水的重力可以看出，二者的大小是相等的，即F_浮=G_排；
故可得結(jié)論：物體受到的浮力等于物體排開(kāi)液體受到的重力．
（3）根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排，
所以物體的體積為：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³；
因?yàn)镚=mg，
所以物體的質(zhì)量為：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4N}{10N/kg}$=0.4kg，
物體的密度為：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.4kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
如圖2所示，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，
彈簧測(cè)力計(jì)下掛的物體的體積至少為：V_最小=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{\frac{0.2N}{10N/kg}}{4×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=5×10^-6m³
故答案為：（1）

物體的重力/N	物體在水中時(shí)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)/N	物體受到的浮力/N	物體排開(kāi)水的 重/N
4	3	1	1

（2）物體受到的浮力等于物體排開(kāi)液體受到的重力；（3）0.2；5×10^-6．

點(diǎn)評(píng) 阿基米德原理實(shí)驗(yàn)是力學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)之一，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意合理安排實(shí)驗(yàn)順序，搞清每次測(cè)量的目的與各數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，為了保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、結(jié)論可靠，應(yīng)選用不同的液體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并在測(cè)量過(guò)程中規(guī)范操作．