Question

如圖是在第四屆廣東省中學(xué)物理教師創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰φ故窘涣骰顒?dòng)中，來自潮州的黃杰華老師設(shè)計(jì)的一個(gè)“巧妙測出不規(guī)則固體密度”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，該實(shí)驗(yàn)的主要步驟和實(shí)驗(yàn)記錄如下：

①如圖（a）將兩個(gè)已調(diào)好零刻度的彈簧測力計(jì)懸掛在鐵架臺下，將一溢水杯和另一空杯用細(xì)線拴在測力計(jì)下，向溢水杯中加入一定量的水，使水滿過溢水口流入空杯中；
②當(dāng)水不再流出時(shí)，讀出彈簧測力計(jì)的讀數(shù)G₁=0.94N和G₂=0.40N；
③如圖（b）將一不溶于水的小石塊用細(xì)線拴住并慢慢放入溢水杯中，此時(shí)溢出的水全部流入另一杯中，當(dāng)水不再流出時(shí)，讀出彈簧測力計(jì)的讀數(shù)G₃=1.1N和G₄=0.5N；
根據(jù)以上數(shù)據(jù)，取g=10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³，請計(jì)算：
（1）小石塊受到的浮力是多少？
（2）小石塊的體積是多少？
（3）小石塊的密度是多少？

Answer 1

解：（1）小石塊排開水的重力：
G_排=0.5N-0.4N=0.1N，
根據(jù)阿基米德原理可知，小石塊受到的浮力：
F_浮=G_排=0.1N；
（2）∵小石塊完全浸沒，
∴根據(jù)ρ=可得，小石塊的體積：
V=V_排====10^-5m³；
（3）∵小石塊的重力等于現(xiàn)在溢水杯中水和小石塊的重加流入空杯的水重再減去原來溢水杯中的水重，
∴G_石=G₃+G_排-G₁=1.1N+0.1N-0.94N=0.26N，
∵G=mg，
∴m_石===0.026kg，
石塊的密度：
ρ_石===2.6×10³kg/m³．
答：（1）小石塊受到的浮力是0.1N；
（2）小石塊的體積是10^-5m³；
（3）小石塊的密度是2.6×10³kg/m³．
分析：（1）小石塊排開水的重力等于右側(cè)小杯增加的重力，根據(jù)阿基米德原理求出小石塊受到的浮力；
（2）知道小石塊排開水的重力，根據(jù)G=mg求出排開水的質(zhì)量，根據(jù)ρ=求出排開水的體積，即為小石塊的體積；
（3）小石塊的重力等于現(xiàn)在溢水杯中水和小石塊的重加流入空杯的水重再減去原來溢水杯中的水重，知道小石塊的重力求出小石塊的質(zhì)量，知道小石塊的質(zhì)量和體積，根據(jù)密度公式求出小石塊的密度．
點(diǎn)評：本題考查了石塊密度的計(jì)算，涉及到阿基米德原理、密度公式、重力公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道小石塊的重力等于現(xiàn)在溢水杯中水和小石塊的重加流入空杯的水重再減去原來溢水杯中的水重．