Question

在實(shí)驗(yàn)課中，為了測(cè)定密度小于水的小物塊受到的浮力大小，現(xiàn)有如下器材：①小物塊，②鉤碼．③彈簧測(cè)力計(jì)，④燒杯，⑤溢水杯，⑥杠桿，⑦天平，⑧細(xì)線，⑨直尺，⑩量筒．
（1）請(qǐng)根據(jù)所提供的器材設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量方案（測(cè)量方案不必寫出），要求該方案最簡(jiǎn)便、測(cè)得的浮力誤差最小．寫出你測(cè)浮力時(shí)必須用的器材，需直接測(cè)量的物理量，浮力的大小及實(shí)驗(yàn)依據(jù)的原理．器材（填寫編號(hào)）：________；需直接測(cè)量的物理量：________；浮力的大小（用所測(cè)量的量表示）；F=________；實(shí)驗(yàn)原理：________．
（2）若將裝滿水的溢水杯放在已調(diào)好的天平上進(jìn)行測(cè)量．當(dāng)天平平衡時(shí)向溢水杯輕輕地放入小物塊，溢出的水用量筒接走，當(dāng)物塊靜止時(shí)，天平將________（選填“保持平衡”或“失去平衡”）；從量筒讀出溢出的水的體積為12cm³，則小物塊的質(zhì)量為：________g．

Answer 1

解：（1）測(cè)量密度小于水的小物塊受到的浮力大小，由于密度小于水的密度，所以物塊會(huì)漂浮在水面上，物體漂浮是由二力平衡可知，浮力和重力是一對(duì)平衡力，大小相等，所以直接測(cè)出物塊的質(zhì)量，算出物塊的重力便等于此物塊漂浮在水面上受到的浮力，故答案為：①⑦；小物塊質(zhì)量m；mg；二力平衡；
（2）裝滿水的溢水杯，放入此物塊后，物塊漂浮在水面上，由二力平衡受到的浮力等于物塊的重力，又由阿基米德原理可得，物塊受到的浮力等于排開水的重力，即F_浮=G=G_排，所以m=m_排，放入溢水杯的物塊的質(zhì)量等于溢出水的質(zhì)量，當(dāng)物塊靜止時(shí)，天平將保持平衡；算出溢出水的質(zhì)量便知道小物塊的質(zhì)量，由密度公式得m=ρv=1g/cm³×12cm³=12g，故此物塊的質(zhì)量為12g，故答案為：保持平衡，12．
分析：根據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行分析，測(cè)量密度小于水的小物塊受到的浮力大小，由于密度小于水的密度，所以物塊會(huì)漂浮在水面上，物體漂浮是由二力平衡可知，浮力和重力是一對(duì)平衡力，大小相等，所以直接測(cè)出物塊的質(zhì)量，算出物塊的重力便等于此物塊漂浮在水面上漂浮受到的浮力；裝滿水的溢水杯，放入此物塊后，物塊漂浮在水面上，由二力平衡，受到的浮力等于物塊的重力，又由阿基米德原理可得，物塊受到的浮力等于排開水的重力，即F_浮=G=G_排，所以m=m_排，放入溢水杯的物塊的質(zhì)量等于溢出水的質(zhì)量，當(dāng)物塊靜止時(shí)，天平將保持平衡；算出溢出水的質(zhì)量便知道小物塊的質(zhì)量．
點(diǎn)評(píng)：本題為實(shí)驗(yàn)探究題，考查物體密度小于液體密度的物體如何測(cè)量物體的浮力，只有在掌握物體浮沉條件的基礎(chǔ)上，才能較好的答出，要求學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和靈活應(yīng)用．