Question

【題目】某中學(xué)兩支物理小組的同學(xué)，在實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證阿基米德原理
（1）方案一，小剛用石塊按如圖甲實(shí)驗(yàn)步驟依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．由甲圖可知，石塊浸沒在水中受到的浮力F浮=N，排開水的重力G排=N，發(fā)現(xiàn)F浮≠G排 ， 造成這種結(jié)果的原因不可能是 ． A、整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，彈簧測(cè)力計(jì)都沒有校零
B、最初溢水杯中的水未裝至溢水口
C、步驟C中，石塊浸沒后，碰觸到溢水杯底部
（2）方案二，如圖乙，小明將裝滿水的溢水杯放在升降臺(tái)C上，用升降臺(tái)來調(diào)節(jié)溢水杯的高度．當(dāng)小明逐漸調(diào)高升降臺(tái)，發(fā)現(xiàn)隨著重物浸入水中的體積越來越大，彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)（選填“增大”、“減小”或“不變”），且彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)變化量（選填“大于”、“小于”或“等于”）B的示數(shù)變化量，從而證明了F浮=G排 ．
（3）為了多次實(shí)驗(yàn)得到普遍規(guī)律，方案（選填“一”或“二”）的操作更加簡(jiǎn)便． 然后小明利用阿基米德原理測(cè)量某實(shí)心金屬塊的密度，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①讓小空筒漂浮在盛滿水的溢水杯中，如圖甲；
②將金屬塊浸沒在水中，測(cè)得溢出水的體積為18mL，如圖乙；
③將燒杯中18mL水倒掉，從水中取出金屬塊，如圖丙；
④將金屬塊放入小空筒，小空筒仍漂浮在水面，測(cè)得此時(shí)溢出水的體積為36mL，如圖�。�

請(qǐng)回答下列問題：
①被測(cè)金屬塊的密度是kg/m3 ．
②在實(shí)驗(yàn)步驟③和④中，將沾有水的金屬塊放入小空筒，測(cè)出的金屬塊密度將（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）．

Answer 1

【答案】
（1）0.5；0.4；A
（2）減�。坏扔�
（3）二；3×103；不變
【解析】解：（一）方案一：（1）根據(jù)F浮=G﹣F可知，石塊浸沒在水中受到的浮力F浮=F1﹣F3=2N﹣1.5N=0.5N；

排開水的中力G排=F4﹣F2=1.9N﹣1.5N=0.4N；

F浮＞G排，

A、若彈簧測(cè)力計(jì)都沒有校零，那么四次測(cè)量結(jié)果都應(yīng)加上測(cè)量前彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)，那么所得浮力與排開水的重力大小應(yīng)不變，故A不可能；

B、若最初溢水杯中的水未裝至溢水口，則石塊排開水的只有一部分溢出到桶中，排開水的重力G排減小，B有可能；

C、步驟C中，石塊浸沒后，碰觸到溢水杯底部，則導(dǎo)致F4減小，則G排=F4﹣F2減小，C有可能；

故不能的是A；（二）方案二：（1）重物浸入水中的體積越來越大時(shí)，排開液體的體積變大，根據(jù)F浮=ρ液gV排可知，重物受到的浮力變大，

因?yàn)镕浮=G﹣F示，所以彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)F示=G﹣F浮變��；

又因?yàn)橹匚锝�入水中的體積越來越大時(shí)，溢出水的體積變大、溢出水的質(zhì)量變大、溢出水受到的重力變大，所以彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)變大；

根據(jù)阿基米德原理可知，物體所受浮力的大小和排開液體的重力相等，所以彈簧測(cè)力計(jì)A示數(shù)的變化量和彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)變化量相等；（3）由上可知，方案二的操作可較方便的完成多次實(shí)驗(yàn)，使結(jié)論有普遍性．①在圖甲中，小空桶受到的浮力等于其重力：G桶=F浮1﹣﹣﹣﹣①；

由圖乙可知，金屬塊的體積V金屬塊=18mL，在圖丁中，小空桶和金屬塊處于漂浮狀態(tài)，此時(shí)小空桶和金屬塊的總重等于受到的浮力：

G總=G桶+G金屬塊=F浮2﹣﹣﹣﹣﹣②，

②﹣①得：

G金屬塊=F浮2﹣F浮1，

圖丁中增加的排開水的體積：

V′=18mL+36mL=54mL，由阿基米德原理：

G金屬塊=m金屬塊g=F浮2﹣F浮1=ρ水gV排，

故m金屬排=ρ水V排，

故金屬塊的密度：

ρ金屬塊= = ρ水= ×1.0×103kg/m3=3×103kg/m3，②在實(shí)驗(yàn)步驟③和④中測(cè)得的金屬塊的體積一定，在實(shí)驗(yàn)步驟③和④中，將沾有水的金屬塊放入小空筒，相當(dāng)于減少了小空桶排開水的重力，增加了小空桶和金屬塊排開水的重力，而且其減少量等于增加量，故金屬塊排開水的體積不變，所受浮力不變，則其重力、質(zhì)量不變，所以根據(jù)ρ= 可知，測(cè)出的金屬塊密度不變．

所以答案是：（1）0.5；0.4；A；（2）減��；等于；（3）二；①3×103；②等于．

【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用探究浮力大小的實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)可以得到問題的答案，需要掌握浸在液體中的物體受到的浮力大小與物體浸在液體中的體積和液體的密度有關(guān)．