Question

18．小東午休時，夢到如圖甲大魚和小魚之間爭論的情景，他支持了大魚的說法，因為兩條魚浸沒在同種液體中，它們所受浮力的大小與排開液體體積有關(guān)．

為了驗證以上觀點的正確性，小東進(jìn)行了以下有關(guān)浮力的小實驗：
（1）在薄塑料袋中裝滿水并扎緊．用彈簧測力計將它提起后靜止．由圖乙（1）可知水袋所受重力的大小4.6N；將水袋慢慢浸入水的過程中（不碰容器壁），彈簧測力計的示數(shù)會漸漸變小，說明水袋受的浮力漸漸變變大；當(dāng)水袋全部浸沒水中時（不碰容器底），彈簧測力計的示數(shù)如圖乙（2）為0N，此時水袋所受浮力的大小為4.6N．則實驗說明以上觀點正確（正確、不正確）
（2）結(jié)合實驗進(jìn)行推理，說明阿基米德原理的正確性：實驗表明：彈簧測力計的示數(shù)減小了4.6N，說明袋中的水受到的浮力大小為4.6N；當(dāng)水袋完全浸入水中時，它排開的水的體積與袋中水的體積相等，所以它排開的水的重力也是4.6N．所以說“浸在水中的物體受到的浮力的大小等于物體排開的水受到的重力”，即阿基米德原理是正確的．
（3）該實驗?zāi)芊袢�面說明阿基米德原理？為什么？不能；因為阿基米德原理對氣體也適用，而此實驗不足以說明“浸在氣體中的物體受到的浮力等于它排開氣體的重力”．
（4）若該實驗中，水袋不是浸入水而是浸入煤油，那么當(dāng)水袋完全浸沒于煤油中時，水袋受到的浮力為3.69N．（ρ_煤油=0.8×10³kg/m³）

Answer 1

分析 影響浮力的因素是液體密度和排開液體的體積．根據(jù)公式可判斷．
（1）彈簧測力計的讀數(shù)：確定每一個大格和每一個小格代表的示數(shù)．
（2）浸在水中的物體受到重力、彈簧測力計對物體的拉力、浮力，重力=拉力+浮力，物體的重力不變，浸入物體的體積增大，浮力增大，彈簧測力計對物體的拉力減小．
（3）阿基米德原理不但適用于液體，也適用于氣體．
（4）根據(jù)G=mg求出水袋的質(zhì)量，然后求出水袋的體積，當(dāng)水袋完全浸沒時排開煤油的體積和本身的體積相等，根據(jù)阿基米德原理求出石塊全部浸入煤油中受到的浮力．

解答 解：
根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排可知，大魚排開水的體積大，所以所受浮力大；兩條魚浸沒在同種液體中，它們所受到的浮力的大小與排開液體的體積有關(guān)．
（1）彈簧測力計每一個大格代表1N，每一個小格代表0.1N，示數(shù)是4.6N，即物體的重力是4.6N．水袋慢慢浸入水的過程中，水袋排開水的體積增大，水的密度不變，水對物體的浮力增大，重力=拉力+浮力，物體的重力不變，浮力增大，彈簧測力計對物體的拉力減�。�
當(dāng)物體全部浸沒在水中，彈簧測力計的示數(shù)是0N，根據(jù)重力=拉力+浮力，塑料袋中水重不變，拉力為0N，浮力為4.6N；通過分析可知小東的觀點是正確的．
（2）裝滿水的薄塑料袋完全浸沒在水中，受到的浮力是4.6N；裝滿水的塑料袋，完全浸沒在水中，排開水的體積和塑料袋中水的體積相同，重力相同，也是4.6N，浮力和排開的水重相同，阿基米德原理得到驗證．
（3）阿基米德原理不但適合于液體，同樣適用于氣體，此實驗不能證明浸在氣體中的物體受到的浮力等于它排開氣體的重力
（4）根據(jù)G=mg可得，
水袋的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4.6kg}{10N/kg}$=0.46kg，
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，水袋的體積V=$\frac{m}{{ρ}_{水}}$=$\frac{0.46kg}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=4.6×10^-4m³，
水袋全部浸入煤油中受到的浮力F_浮=ρ_煤油gV=0.8×10³kg/m³×10N/kg×4.6×10^-4m³=3.68N．
故答案為：排開液體體積；（1）4.6；��；大；0；4.6；正確；
（2）實驗表明：彈簧測力計的示數(shù)減小了4.6N，說明袋中的水受到的浮力大小為4.6N；當(dāng)水袋完全浸入水中時，它排開的水的體積與袋中水的體積相等，所以它排開的水的重力也是4.6N．所以說“浸在水中的物體受到的浮力的大小等于物體排開的水受到的重力”，即阿基米德原理是正確的．
（3）不能；因為阿基米德原理對氣體也適用，而此實驗不足以說明“浸在氣體中的物體受到的浮力等于它排開氣體的重力．”
（4）3.68．

點評 本題考查知識點比較多，掌握阿基米德原理的驗證、適用范圍；彈簧測力計的正確讀數(shù)；重力公式、密度公式、浮力公式的應(yīng)用，知道物體浸沒時排開液體的體積和本身的體積相等是關(guān)鍵．