Question

【題目】某同學學習了浮力的有關知識后，制作了一臺“浮力秤”，可方便地稱量物體的質量，其構造如圖所示．已知小筒底面積為0.01m2 ， 小筒和秤盤總重為0.6N．
（1）如圖甲，當秤盤上不放物體時，小筒受到的浮力是多少？
（2）該浮力秤零刻度標在小筒上何位置處？
（3）如圖乙，在秤盤上放一物體后，小筒浸入水中的深度h為0.1m，則該物體的質量為多少？（g取10N/kg）

Answer 1

【答案】
（1）解：小筒和秤盤總重G0=0.6N，當秤盤上不放物體時，小筒漂浮，

則小筒受到的浮力：F浮=G0=0.6N

（2）解：當秤盤上不放物體時，小筒受到的浮力F浮=0.6N，

即ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×V排=0.6N，

解得V排=6×10﹣5m3，

由V排=Sh得小筒底所處的深度：h= = =6×10﹣3m=6mm，

所以浮力秤零刻度標在小筒上距離筒底6mm的位置

（3）解：①此時小筒受到的浮力：

F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m2×0.1m=10N，

②因為漂浮，所以物體、小筒和秤盤總重：G總=F浮=10N，

則物體的重：G=G總﹣G0=10N﹣0.6N=9.4N，

物體的質量：

m= = =0.94kg

【解析】（1）當秤盤上不放物體時漂浮，根據物體的漂浮條件求小筒受到的浮力；（2）由（1）知道當秤盤上不放物體時，小筒受到的浮力，利用F浮=ρ液gV排求排開水的體積，再利用V排=Sh求小筒底所處的深度，可得浮力秤零刻度應標的位置；（3）①求出排開水的體積，利用阿基米德原理求此時小筒受到的浮力，②求出了此時小筒受到的浮力，根據物體的漂浮條件求小筒和物體總重，得出物體重，再根據重力公式求物體的質量．
【考點精析】掌握浮力大小的計算和物體的浮沉條件及其應用是解答本題的根本，需要知道浮力的公式為：F浮= G排 =ρ液gv排；物體的浮沉條件：浸沒在液體中的物體 F浮＞G 時上浮，F浮 = G 時懸浮，F浮 ＜G 時下沉．物體浮沉條件的應用舉例：（1）輪船（2）潛水艇（3）氣球（4）飛艇、熱氣（5）密度計（密度計的刻度是從上到下刻度變大，刻度不均勻，且刻度無單位．）．