Question

有一小塊不溶于水的復合地板材料（比量筒口稍大），已知它的密度比水小，嘵梅同學想探究它受浮力的大小，以及想知道它的密度的準確值，她和她的學習小組選用了下列實驗器材：牙簽、天平、燒杯、量筒和水．
實驗時，由于小物塊不能直接放在量筒里，因而它進行的實驗步驟如下：
（1）他用天平測出了小物塊的質量為40g．
（2）向燒杯中倒入了適量的水，在水面處的燒杯壁上做標記A； 將小物塊放入燒杯中使其漂浮在燒杯的水面上，在此時水面燒杯壁上做標記B，取出小物塊燒杯水面回到A處．
（3）向量筒中加入適量的水并記錄體積為80ml，將量筒中的水緩慢倒入燒杯中，使燒杯中的水位到達B處，此時量筒中剩余水的體積為40ml，如圖所示．

請你完成以下內容：
A．小物塊排開水所受的重力是________N．（g取10N/kg）
B．實驗中探究出大小相等的兩個重物物理量是________．
C．利用上述實驗器材，請你設計出測定小物塊密度的方法，寫出實驗步驟：________．

Answer 1

解：A、物體排開水的重力為G排=ρ_水gv_排=1.0×10³Kg/m³×10N/kg×40×10^-6m³=0.4N，故答案應為：0.4；
B、實驗中因為物體漂浮在水面上，浮力等于物體本身的重力，探究出物體的浮力為F_浮=G_物=mg=0.04Kg×10N/kg=0.4N，又由A中所以浮力和排開水的重力相等，故答案為：浮力、排開水的重力；
C、步驟為：
（1）用天平測出小物塊的質量
（2）向燒杯中倒入適量的水，在水面處的燒杯壁上做標記A；將小物塊放入燒杯并用牙簽按壓使其完全浸沒，在此時水面處燒杯壁上做標記B，取出小物塊燒杯水面回到A處．
向量筒中加入適量的水并記錄體積為V₁，將量筒中的水緩慢倒入燒杯中，使燒杯中的水位到達B處，此時量筒中剩余水的體積為V₂．根據V₁-V₂計算出小物塊的體積V
（3）根據公式ρ=m/V，利用測得小物塊的質量和體積計算出小物塊的密度．
分析：物體放入燒杯中，水面由A處上升到B處，由A到B增加的體積的是物體放入后排開的水的體積，取出物體后，水面下落到A處，量筒中的水倒入燒杯中的體積為40ml正好填充了物體排開水的體積，即物體排開水的體積等于量筒中減少的體積40ml，便可算出物體排開這40ml水的重力，物體是漂浮在水面上，漂浮時浮力等于物體本身的重力，由物體質量40g算出物體本身的重力大小等于物體受到的浮力大小，有了物體的質量，要測出物體的密度，需先測出物體的體積，物體比量筒口稍大，不能直接用量筒測體積，也只能借助燒杯來測量體積，又因為物體在水中是漂浮的，需要用牙簽按壓使其完全浸沒在水中，便可測出物體的體積，由ρ=算出物體的密度．
點評：此題是以考查學生應用物理知識綜合分析和解決問題的能力為基點，將所學知識靈活應用，要求學生多角度去考慮問題，如在量筒不能達到測量體積要求的情況下，借助燒杯來測量物體體積的方法．