Question

【題目】在學習阿基米德原理之后，甲、乙兩位同學用如圖所示的實驗裝置進行驗證。

（1）下面是他們填寫的實驗報告，請幫他們填寫完整。

實驗目的：通過實驗研究浸沒在液體中的物體受到的浮力與它排開液體所受重力的關系。

實驗器材：量筒、水、金屬塊、彈簧測力計、細線。

實驗步驟：

①在彈簧測力計下用細線懸掛一塊金屬塊，靜止后記下測力計的示數F1，則G金=______。

②在量筒中倒入適量的水，按圖示記下水面的示數V1。

③將金屬塊完全浸沒在量筒的水中，記下此時彈簧測力計的示數F2，

則F浮=_____。

……

（2）若阿基米德原理成立，則F浮與（V2－V1）應滿足的關系式為________。（水的密度用ρ水表示）

（3）甲同學實驗后，乙同學用小木塊替換金屬塊懸掛在彈簧測力計下端，記下彈簧測力計的示數F3，將小木塊緩慢進入水中，彈簧測力計的示數變為零，此時木塊受到的浮力F′浮=_____。

Answer 1

【答案】F1 F1-F2 F浮 =ρ水 g（V2 -V1） F3

【解析】

(1)[1]在彈簧測力計下端用細線懸掛一塊金屬塊，由于靜止時，所以，拉力與重力是一對平衡力，故

G金=F1；

[2]由稱重法知道，物體受到的浮力等于物體的重力減掉浸沒水中時彈簧測力計的示數，即

F浮 =F1-F2；

(2)[3]根據題意知道，量筒中水面兩次示數差（V2 -V1 ）表示金屬塊排開水的體積；由和G=mg知道，金屬塊排開水所受重力的表達式是：

G排=m排g=ρ水gV排=ρ水g（V2 -V1）。

又因為F浮 =G排 ，所以，

F浮 =ρ水 g（V2 -V1）。

(3)[4]當彈簧測力計示數為零時，木塊漂浮在水面上，浮力等于重力，即

F′浮 =G木 =F3