Question

4．除圖中的儀器外，還可提供足夠的水（密度為ρ_水），測(cè)量漂浮在水面的玩具鴨所受重力．（玩具鴨不能放入量筒）要求：
（1）請(qǐng)寫(xiě)出測(cè)量步驟；
（2）用題目所給及所測(cè)的物理量推導(dǎo)出玩具鴨所受重力的表達(dá)式．

Answer 1

分析 漂浮的物體受到的浮力等于物體的重力，而物體受到的浮力又等于排開(kāi)的液體的重力．所以只要測(cè)出玩具鴨排開(kāi)水的體積，利用m=ρV得到質(zhì)量，再利用G=mg得到重力即可．

解答 答：（1）實(shí)驗(yàn)步驟：
①在水槽中倒?jié)M水，將玩具鴨慢慢放入其中，使其漂浮；然后將玩具鴨慢慢取出；
②在量筒中倒入適量的水，記下體積V₁；將量筒中的水慢慢倒入水槽，直到水滿(mǎn)．記下量筒中剩余水的體積V₂．
（2）玩具鴨所受重力表達(dá)式的推導(dǎo)過(guò)程：
玩具鴨排開(kāi)水的體積為V_排=V₁-V₂，
因?yàn)棣?$\frac{m}{v}$，所以玩具鴨排開(kāi)水的質(zhì)量為m_排=ρ_水V_排=ρ_水（V₁-V₂），
根據(jù)阿基米德原理可得，玩具鴨所受的浮力：F_浮=G_排=m_排g=ρ_水（V₁-V₂）g，
因?yàn)橥婢啉喬幱谄�浮狀態(tài)，所以玩具鴨所受的重力：G=F_浮=ρ_水（V₁-V₂）g．

點(diǎn)評(píng) 此題借助漂浮的特點(diǎn)，為我們提供了一種測(cè)量固體重力的方法，但不易操作，測(cè)量誤差較大．