题文

如图是在第四届广东省中学物理教师创新实验能力展示交流活动中，来自潮州的黄杰华老师设计的一个“巧妙测出不规则固体密度”的实验装置图，该实验的主要步骤和实验记录如下： ①如图（a）将两个已调好零刻度的弹簧测力计悬挂在铁架台下，将一溢水杯和另一空杯用细线拴在测力计下，向溢水杯中加入一定量的水，使水满过溢水口流入空杯中； ②当水不再流出时，读出弹簧测力计的读数G1=0.94N和G2=0.40N； ③如图（b）将一不溶于水的小石块用细线拴住并慢慢放入溢水杯中，此时溢出的水全部流入另一杯中，当水不再流出时，读出弹簧测力计的读数G3=1.1N和G4=0.5N； 根据以上数据，取g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，请计算： （1）小石块受到的浮力是多少？ （2）小石块的体积是多少？ （3）小石块的密度是多少？

题型：问答题  难度：中档

答案

（1）小石块排开水的重力： G排=0.5N-0.4N=0.1N， 根据阿基米德原理可知，小石块受到的浮力： F浮=G排=0.1N； （2）∵小石块完全浸没， ∴根据ρ= m V 可得，小石块的体积： V=V排= m排 ρ水 = G排 ρ水g = 0.1N 1.0×103kg/m3×10N/kg =10-5m3； （3）∵小石块的重力等于现在溢水杯中水和小石块的重加流入空杯的水重再减去原来溢水杯中的水重， ∴G石=G3+G排-G1=1.1N+0.1N-0.94N=0.26N， ∵G=mg， ∴m石= G石 g = 0.26N 10N/kg =0.026kg， 石块的密度： ρ石= m石 V = 0.026kg 10-5m3 =2.6×103kg/m3． 答：（1）小石块受到的浮力是0.1N； （2）小石块的体积是10-5m3； （3）小石块的密度是2.6×103kg/m3．

据专家权威分析，试题“如图是在第四届广东省中学物理教师创新实验能力展示交流活动中，..”主要考查你对  浮力及阿基米德原理，密度的计算  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

浮力及阿基米德原理密度的计算

考点名称：浮力及阿基米德原理

• 浮力：
  （1）定义：浸在液体中的物体受到向上托的力叫做浮力。
  （2）施力物体与受力物体：浮力的施力物体是液体 (或气体)，受力物体是浸入液体(或气体)中的物体。
  （3）方向：浮力的方向总是竖直向上的。
  阿基米德原理：
  （1）原理内容：浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
  （2）公式：，式中ρ_液表示液体的密度，V_排是被物体排开的液体的体积，g取9．8N／kg。

• 浮力大小跟哪些因素：
  有关浸在液体中的物体受到浮力的大小，跟物体浸入液体中的体积有关，跟液体的密度有关，跟物体浸入液体中的深度无关。跟物体本身密度大小无关。

• 阿基米德原理的五点透析：
  (1)原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态：一是物体的全部体积都浸入液体里，即物体浸没在液体里；二是物体的一部分体积浸入液体里，另一部分露在液面以上。
  
  (2)G_排指被物体排开的液体所受的重力，F_浮= G_排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。
  
  (3)V_排是表示被物体排开的液体的体积，当物体全部浸没在液体里时，V_排=V_物；当物体只有一部分浸入液体里时，则V_排<V_物。
  
  (4)由可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。
  
  (5)阿基米德原理也适用于气体，但公式中ρ_液应该为ρ_气。
  
  控制变量法探究影响浮力大小的因素:
       探究浮力的大小跟哪些因素有关时，用“控制变量法”的思想去分析和设计，具体采用“称量法”来进行探究，既能从弹簧测力计示数的变化中体验浮力，同时，还能准确地测出浮力的大小。