Question

在實驗課中，為了測定密度小于水的小物塊受到的浮力大小，現有如下器材：①小物塊，②鉤碼．③彈簧測力計，④燒杯，⑤溢水杯，⑥杠桿，⑦天平，⑧細線，⑨直尺，⑩量筒．
（1）請根據所提供的器材設計一個測量方案（測量方案不必寫出），要求該方案最簡便、測得的浮力誤差最小．寫出你測浮力時必須用的器材，需直接測量的物理量，浮力的大小及實驗依據的原理．器材（填寫編號）：________；需直接測量的物理量：________；浮力的大小（用所測量的量表示）；F=________；實驗原理：________．
（2）若將裝滿水的溢水杯放在已調好的天平上進行測量．當天平平衡時向溢水杯輕輕地放入小物塊，溢出的水用量筒接走，當物塊靜止時，天平將________（選填“保持平衡”或“失去平衡”）；從量筒讀出溢出的水的體積為12cm³，則小物塊的質量為：________g．

Answer 1

解：（1）測量密度小于水的小物塊受到的浮力大小，由于密度小于水的密度，所以物塊會漂浮在水面上，物體漂浮是由二力平衡可知，浮力和重力是一對平衡力，大小相等，所以直接測出物塊的質量，算出物塊的重力便等于此物塊漂浮在水面上受到的浮力，故答案為：①⑦；小物塊質量m；mg；二力平衡；
（2）裝滿水的溢水杯，放入此物塊后，物塊漂浮在水面上，由二力平衡受到的浮力等于物塊的重力，又由阿基米德原理可得，物塊受到的浮力等于排開水的重力，即F_浮=G=G_排，所以m=m_排，放入溢水杯的物塊的質量等于溢出水的質量，當物塊靜止時，天平將保持平衡；算出溢出水的質量便知道小物塊的質量，由密度公式得m=ρv=1g/cm³×12cm³=12g，故此物塊的質量為12g，故答案為：保持平衡，12．
分析：根據已有的知識進行分析，測量密度小于水的小物塊受到的浮力大小，由于密度小于水的密度，所以物塊會漂浮在水面上，物體漂浮是由二力平衡可知，浮力和重力是一對平衡力，大小相等，所以直接測出物塊的質量，算出物塊的重力便等于此物塊漂浮在水面上漂浮受到的浮力；裝滿水的溢水杯，放入此物塊后，物塊漂浮在水面上，由二力平衡，受到的浮力等于物塊的重力，又由阿基米德原理可得，物塊受到的浮力等于排開水的重力，即F_浮=G=G_排，所以m=m_排，放入溢水杯的物塊的質量等于溢出水的質量，當物塊靜止時，天平將保持平衡；算出溢出水的質量便知道小物塊的質量．
點評：本題為實驗探究題，考查物體密度小于液體密度的物體如何測量物體的浮力，只有在掌握物體浮沉條件的基礎上，才能較好的答出，要求學生對基礎知識的掌握和靈活應用．