Question

15．在探究“浮力的大小等于什么”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）小明同學(xué)用如圖1所示器材，進(jìn)行了如圖所示的操作：
a．測出鐵塊所受的重力G鐵
b．將水倒入溢水杯中
c．把鐵塊浸入溢水杯中，讀出測力計(jì)示數(shù)F
d．測出小桶和被排開水的總重G
e．記錄分析數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，整理器材
分析評估小明的實(shí)驗(yàn)，指出存在的問題（指出兩點(diǎn)即可）
①沒有測量小桶重
②溢水杯中沒有裝滿水
（2）之后小明又找來一個大容器，并且在底部放了一個邊長為10cm的正方體物塊，然后逐漸向容器中倒水（始終未溢出）．通過測量容器中水的深度h，分別計(jì)算出該物塊所受到的浮力F_浮，并繪制了如圖2所示的圖象．請解答下列問題
①分析圖象可知，水的深度由0逐漸增加到8cm的過程中，物塊受到的浮力增大（選填“增大”或“減小”、“不變”）；
②水深10cm時水對容器底的壓強(qiáng)是1×10³Pa；
③當(dāng)容器中水深超過8cm后，物塊的狀態(tài)是漂�。�
④物塊的密度是0.8×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）把重物放入溢水杯前，溢水杯應(yīng)裝滿水，否則溢出的水小于物體受到的浮力；小桶中的水重等于小桶和水的總重減去小桶重，所以先要測出小桶的重力．
（2）①觀察圖象中一開始的變化趨勢可以看出，浮力在逐漸增大．
②利用p=ρgh即可求出水對容器底的壓強(qiáng)；
③從圖象看，當(dāng)水深達(dá)到8cm后，物塊的浮力不再增加，比較水深與物塊的邊長可以看出它此時的浮沉狀況；
④確定了物塊漂浮，便可根據(jù)圖中的浮力得出物塊的重力，再利用密度公式即可求出物塊的密度．

解答 解：
（1）由題意得，測量小桶和溢出水的總重G之前沒有測量小桶重，所以水的重力無法得到；
由圖甲可知，溢水杯中沒有裝滿水，溢水杯中的水量不足，物體排出的水的重力小于物體受到的浮力．
（2）讀圖可知，水深從0逐漸增加到8cm的過程中，物塊所受浮力是越來越大的；
②水深10cm時水對容器底的壓強(qiáng)p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1×10³Pa；
③圖中當(dāng)水深增至8cm以后，浮力不再變化，且此時的水深小于物塊的邊長10cm，因此，說明物塊處于漂浮狀態(tài)；
④因?yàn)槲飰K漂浮，所以G=F_浮=8N，
則物塊的密度ρ_物=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{{a}^{3}g}$=$\frac{8N}{（0.1m）^{3}×10N/kg}$=0.8×10³kg/m³．
故答案為：（1）①沒有測量小桶重；②溢水杯中沒有裝滿水；
（2）①增大；②1×10³；③漂�。虎�0.8×10³kg/m³．

點(diǎn)評 ①本題是一道探究浮力大小的實(shí)驗(yàn)，探究浮力大小實(shí)驗(yàn)是一個基本的、重要的實(shí)驗(yàn)，一定要掌握，掌握二次稱量法測物體所受浮力的方法，知道物體受到的浮力與所處深度無關(guān)．
②閱讀圖象，從中獲取有用的數(shù)據(jù)是本題解決的關(guān)鍵．其中通過比較水深與物塊邊長判斷物塊的浮沉狀況，決定了能否順利求出物塊密度，值得我們學(xué)習(xí)與借鑒．