Question

9．小夢(mèng)同學(xué)在聽(tīng)老師講了阿基米德洗澡的故事后，設(shè)計(jì)了如圖所示A、B、C、D、E五個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟探究浮力的大小跟排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系．

（1）為減少誤差，操作的合理順序應(yīng)該是EABCD（按順序填寫(xiě)序號(hào)）．
（2）比較AC兩圖可知石塊所受的浮力；比較DE兩圖可知石塊排開(kāi)液體的重力．
（3）通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)可得到F_浮=G_排．
（4）小夢(mèng)進(jìn)一步推導(dǎo)得出F_浮=ρ_石gV_排，從而知道物體受到的浮力大小與液體的密度和物體浸在液體中的體積有關(guān)，她又猜想，物體所受浮力大小與物體的形狀是否有關(guān)，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，她選用以下實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行探究：彈簧測(cè)力計(jì)、體積相同的圓柱體和長(zhǎng)方體鋁塊各一塊、燒杯、細(xì)線和水．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用細(xì)線將圓柱體、長(zhǎng)方體鋁塊先后掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，測(cè)出它們的重力分別為G₁、G₂；
②將圓柱體鋁塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)上并浸沒(méi)入水中，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁；
③將長(zhǎng)方體鋁塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)上并浸沒(méi)入水中，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₂；
④比較兩鋁塊的重力G₁、G₂的大小關(guān)系為G₁=G₂；
⑤比較以上數(shù)據(jù)：若G₁-F₁=G₂-F₂，說(shuō)明浮力大小與物體的形狀無(wú)關(guān)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)的分度值分別讀出小石塊的重力、空桶的重力、桶和溢出水的重力，桶和溢出水的重力與空桶的重力之差即為排開(kāi)水的重力．
（2）根據(jù)F_浮=G-F_拉即可求得物體受到浮力．
（3）桶和溢出水的重力與空桶的重力之差即為排開(kāi)水的重力．
（4）根據(jù)阿基米德原理內(nèi)容解答．
（5）兩個(gè)鋁塊的體積是相等的，根據(jù)m=ρv，兩個(gè)鋁塊的質(zhì)量就是相等的；再根據(jù)G=mg可知，兩個(gè)鋁塊的重力也是相等的；
根據(jù)F_浮=G-F_示求出圓柱體鋁塊和長(zhǎng)方體鋁塊所受到的浮力，若浮力是相等的，說(shuō)明浮力的大小和物體形狀無(wú)關(guān)；若浮力不相等，說(shuō)明浮力的大小和物體形狀有關(guān)．

解答 解：（1）最合理的實(shí)驗(yàn)順序是：
E、測(cè)出空桶的重力；
A、向燒杯加入水，直至水面與燒杯口齊平；
B、測(cè)出桶和排開(kāi)的水受到的重力，然后減去空桶的重力即為排開(kāi)的水受到的重力．
C、測(cè)出合金塊所受到的重力；
D、把合金塊浸在裝滿(mǎn)水的溢杯中，測(cè)出測(cè)力計(jì)的示數(shù)；
故序號(hào)正確順序?yàn)椋篍、A、B、C、D；
（2）根據(jù)稱(chēng)重法測(cè)浮力可知，測(cè)出合金塊所受到的重力減去把合金塊浸在裝滿(mǎn)水的溢水杯中測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為物體受到浮力，故圖中能測(cè)出物體受到浮力的是A、C；
（3）桶和溢出水的總重力與空桶的重力之差即為排開(kāi)水的重力．
即圖中能測(cè)出排開(kāi)的液體重的是D、E；
（4）阿基米德原理可知，浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開(kāi)液體所受的重力；
因此若等式F_浮=G_排成立，則可得出阿基米德原理．
（5）實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用細(xì)線將圓柱體、長(zhǎng)方體鋁塊先后掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，測(cè)出它們的重力分別為G₁、G₂；
②將圓柱體鋁塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)上并浸沒(méi)入水中，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁；
③將長(zhǎng)方體鋁塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)上并浸沒(méi)入水中，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₂；
④圓柱體鋁塊和長(zhǎng)方體鋁塊的體積是相等的，密度是相同的，根據(jù)G=mg=ρVg可知，重力是相等的，即比較兩鋁塊的重力G₁、G₂的大小關(guān)系為G₁=G₂；
⑤比較以上數(shù)據(jù)：圓柱體鋁塊的浮力等于G₁-F₁；長(zhǎng)方體鋁塊的浮力G₂-F₂；若G₁-F₁=G₂-F₂說(shuō)明浮力大小和物體形狀無(wú)關(guān)；若G₁-F₁≠G₂-F₂說(shuō)明浮力大小和物體形狀有關(guān)．
故答案為：（1）EABCD；（2）AC；DE；（3）=；（4）③將長(zhǎng)方體鋁塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)上并浸沒(méi)入水中；④G₁=G₂；⑤G₁-F₁=G₂-F₂．

點(diǎn)評(píng) 從實(shí)驗(yàn)的目的出發(fā)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，明確先測(cè)空小桶的重是合理安排實(shí)驗(yàn)順序的關(guān)鍵．實(shí)驗(yàn)中要探究的是浮力大小與物體排開(kāi)液體的重力的關(guān)系，圍繞這一核心便可對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行有針對(duì)性的分析．