Question

为了探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系，某同学进行了如图所示的实验：（1）

为了探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系，某同学进行了如图所示的实验：（1）甲乙丙丁这四个步骤，你觉得合理并且实验步骤最简捷的实验顺序是______．（2）可得出初步的结论是：浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它______．接下来他的操作是______．（3）图乙中，浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中，合金块所受的浮力______（选填“变大”、“不变”或“变小”）．（4）如图中所示数据，此合金块的密度是______kg/m3．

Answer 1

（1）合理的实验顺序是：
甲、测出实心合金块所受的重力；
丁、测出空桶所受的重力；
乙、把合金块浸没在装满水的溢水杯中，测出合金块所受的浮力，收集合金块排开的水；
丙、测出桶和排开的水所受的重力；
（2）由图中数据可知，合金块受到的浮力：F_浮=2.0N-1.5N=0.5N，
合金块没入水中后排开水的重力：G_排水=G_桶和水-G_空桶=1.0N-0.5N=0.5N，
可得到的初步结论是：浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它排开液体所受的重力；
接下来他的操作是：换用不同的合金块重复以上实验，然后比较浮力和排开液体的重力，得出普遍适用的结论；
（3）由阿基米德原理公式F_浮=ρ_液gV_排可知，浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关．
当合金块浸没在水中时，不论是向下匀速运动还是向上匀速运动，只要始终是没入水中，则V_排一定，所受浮力不变．
（4）由G=mg可得，合金块的质量：
m=

G

g

，
金属块完全浸没时排开水的体积：
V_排=

F浮

ρ水g

，
因为合金块浸没入水中，所以V=V_排，
则合金块的密度：
ρ=

m

V

=

G g

F浮 ρ水g

=

G

F浮

ρ_水=

2.0N

0.5N

×1.0×10³kg/m³=4×10³kg/m³．
故答案为：
（1）甲丁乙丙（丁甲乙丙）； 
（2）排开液体所受的重力；换用不同的合金块重复以上实验，然后比较浮力和排开液体的重力，得出普遍适用的结论；
（3）不变；
（4）4×10³．