Question

3．在“探究浮力大小與排開液體所受重力的關(guān)系”實驗中，小明利用彈簧測力計、石塊、水、大燒杯和小桶等器材進(jìn)行如圖所示的四次測量：
（1）圖中實驗步驟的合理順序是ADBC或DABC．
（2）在A、B、C、D的四次測量中，正確操作，測力計的示數(shù)分別為F₁、F₂、F₃、F₄，則石塊密度的表達(dá)式：ρ_石=$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$（水的密度用ρ_水表示）．
（3）在步驟B的操作中，放入石塊前，如果水面沒有與溢水杯口相平，測得的浮力F與溢出水的重力G的大小關(guān)系：F大于G．
（4）實驗結(jié)束后，小明對實驗進(jìn)行了如下分析，其中錯誤的是丙（選填“甲”、“乙”或“丙”）．
甲：在步驟B的操作中，如果只將石塊的一部分浸入水中，也能得到正確的結(jié)論．
乙：在步驟B的操作中，如果石塊碰到容器底且對底部產(chǎn)生壓力時，對實驗結(jié)果有影響．
丙：實驗前，沒掛重物時彈簧測力計的指針就指在0.2N的位置，如果沒有調(diào)零就進(jìn)行了四次測量（均未超過量程），對實驗結(jié)果有影響．

Answer 1

分析 （1）實驗中要先測物體和空桶的重力，然后再將物體浸沒在水中，測出拉力，最后測出排出的水和空桶的總重力；
（2）根據(jù)阿基米德原理，F(xiàn)_浮=G_排，即G-F=G_總-G_桶；
根據(jù)F浮=ρ液gV排計算出物體的體積，根據(jù)m=$\frac{G}{g}$計算出物體的質(zhì)量，從而可根據(jù)密度公式推導(dǎo)出物體的密度；
（3）認(rèn)真觀察圖示，根據(jù)阿基米德原理：物體所受浮力等于其排開水的重力，即可做出判斷；
（4）根據(jù)阿基米德原理，物體受到浮力大小等于排開液體的重力，排開液體的體積越大，受到浮力越大；根據(jù)實驗測量原理進(jìn)行分析．

解答 解：（1）要測出排開水的重力，應(yīng)先測出空桶的重力，所以實驗次序應(yīng)為ADBC或DABC；
（2）根據(jù)阿基米德原理，F(xiàn)_浮=G_排，F(xiàn)_浮=F₁-F₂，G_排=F₃-F₄，所以如果F₁-F₂=F₃-F₄，則可得出阿基米德原理；
石塊的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{{F}_{1}}{g}$，
由F_浮=ρ_液gV_排得，石塊的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$，
則石塊的密度ρ_石=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{{F}_{1}}{g}}{\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$．
（3）觀察圖示可知，燒杯內(nèi)的水沒有盛滿，也就是說容器中溢出的水的重力G一定小于石塊排開水的重力，根據(jù)阿基米德原理可知，物體所受浮力等于其排開水的重力，所以，F(xiàn)＞G．
（4）在步驟B的操作中，將石塊的一部分浸入水中，排開水的體積減小，受到的浮力也會減小，同樣可以探究浮力大小與排開液體所受重力的關(guān)系，故甲正確；
如果石塊碰到容器底且對底部產(chǎn)生壓力時，彈簧測力計的示數(shù)會減小，測量出浮力值會增大，對實驗結(jié)果造成影響，故乙正確；
實驗前測力計未調(diào)零，示數(shù)為0.2N，四次的測量結(jié)果均未超過量程，測量值都會增大0.2N，在計算時，F(xiàn)_浮=F₁-F₂，G_排=F₃-F₄，所以如果F₁-F₂=F₃-F₄，同樣可以探究浮力大小與排開液體所受重力的關(guān)系，不回對實驗造成影響，故丙錯誤．
故答案為：（1）ADBC或DABC；（2）$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$；（3）大于；（4）丙．

點(diǎn)評 本題是探究阿基米德原理的實驗，首先要掌握阿基米德原理的內(nèi)容，并掌握整個實驗過程及應(yīng)注意的事項，難度不大，但很重點(diǎn)．