8. 学完“浮力”知识后,小芳同学进行了相关的实践活动。($\rho_{水}= 1.0×10^{3}kg/m^{3}$,$g$取10N/kg)
(1)她选取一个质量为750g、体积为1250cm^3的长方体木块,让它漂浮在水面上,如图甲所示,求木块受到的浮力。

木块受到的浮力为
(2)取来由合金材料制成的规格相同的螺母若干,每只螺母质量为50g,将螺母逐个放置在漂浮的木块上。问:放多少只螺母时,木块刚好浸没在水中?
放
(3)她又用弹簧测力计、一只螺母做了如图乙所示的实验,弹簧测力计静止时的示数为0.4N,求合金材料的密度。
合金材料的密度为
(1)她选取一个质量为750g、体积为1250cm^3的长方体木块,让它漂浮在水面上,如图甲所示,求木块受到的浮力。
木块受到的浮力为
7.5N
。(2)取来由合金材料制成的规格相同的螺母若干,每只螺母质量为50g,将螺母逐个放置在漂浮的木块上。问:放多少只螺母时,木块刚好浸没在水中?
放
10
只螺母时,木块刚好浸没在水中。(3)她又用弹簧测力计、一只螺母做了如图乙所示的实验,弹簧测力计静止时的示数为0.4N,求合金材料的密度。
合金材料的密度为
$5×10^{3}kg/m^{3}$
。答案
(1) 因为木块漂浮,则由 $ F_{浮} = G $ 得木块受到的浮力为
$ F_{浮} = G_{木} = m_{木}g = 750 × 10^{-3}kg × 10N/kg = 7.5N $。
(2) 由阿基米德原理得,当木块完全浸没,木块受到的浮力为
$ F_{浮}' = G_{排} = \rho_{水}gV_{排} = \rho_{水}gV_{木} = 1.0 × 10^{3}kg/m^{3} × 10N/kg × 1250 × 10^{-6}m^{3} = 12.5N $,
螺母受到的重力为
$ G_{螺母总} = F_{浮}' - G_{木} = 12.5N - 7.5N = 5N $,
螺母的只数为
$ n = \frac{G_{螺母总}}{G_{螺母}} = \frac{5N}{50 × 10^{-3}kg × 10N/kg} = 10 $ 只。
(3) 螺母完全浸没在水中,由 $ F_{浮} = G - F' $ 得,
螺母受到的浮力为
$ F_{浮螺母} = G_{螺母} - F' = 0.5N - 0.4N = 0.1N $,
螺母的体积为
$ V_{螺母} = \frac{F_{浮螺母}}{\rho_{水}g} = \frac{0.1N}{1.0 × 10^{3}kg/m^{3} × 10N/kg} = 10^{-5}m^{3} $,
由 $ \rho = \frac{m}{V} $ 得,合金材料的密度为
$ \rho_{合金} = \frac{m_{合金}}{V} = \frac{50 × 10^{-3}kg}{10^{-5}m^{3}} = 5 × 10^{3}kg/m^{3} $。
$ F_{浮} = G_{木} = m_{木}g = 750 × 10^{-3}kg × 10N/kg = 7.5N $。
(2) 由阿基米德原理得,当木块完全浸没,木块受到的浮力为
$ F_{浮}' = G_{排} = \rho_{水}gV_{排} = \rho_{水}gV_{木} = 1.0 × 10^{3}kg/m^{3} × 10N/kg × 1250 × 10^{-6}m^{3} = 12.5N $,
螺母受到的重力为
$ G_{螺母总} = F_{浮}' - G_{木} = 12.5N - 7.5N = 5N $,
螺母的只数为
$ n = \frac{G_{螺母总}}{G_{螺母}} = \frac{5N}{50 × 10^{-3}kg × 10N/kg} = 10 $ 只。
(3) 螺母完全浸没在水中,由 $ F_{浮} = G - F' $ 得,
螺母受到的浮力为
$ F_{浮螺母} = G_{螺母} - F' = 0.5N - 0.4N = 0.1N $,
螺母的体积为
$ V_{螺母} = \frac{F_{浮螺母}}{\rho_{水}g} = \frac{0.1N}{1.0 × 10^{3}kg/m^{3} × 10N/kg} = 10^{-5}m^{3} $,
由 $ \rho = \frac{m}{V} $ 得,合金材料的密度为
$ \rho_{合金} = \frac{m_{合金}}{V} = \frac{50 × 10^{-3}kg}{10^{-5}m^{3}} = 5 × 10^{3}kg/m^{3} $。
为了“探究浮力的大小与哪些因素有关”,小芳用弹簧测力计、鸡蛋、烧杯、水做了如图A、B、C、D、E所示的实验:
(1)通过观察
(2)小芳观察发现C、D两图中弹簧测力计的示数相等,即鸡蛋所受浮力相等,由此可知:完全浸没在液体中的物体所受浮力与物体浸没的深度
(3)通过图中的实验数据,可算出鸡蛋的密度约为
(4)小芳又找来一个相同的烧杯,倒入适量的洗发露,她将挂在弹簧测力计下的鸡蛋放入洗发露中,结果发现鸡蛋漂浮在洗发露外面,弹簧测力计的示数为0(如图E所示)。小芳通过计算发现D、E两图中鸡蛋的浮力不相等,得出结论:浮力大小与液体密度有关。你认为这个结论的得出是否可靠?
(5)小芳通过E图可知:洗发露的密度
(1)通过观察
ABC(或 ABD)
三图中数据,小芳得出:浸在液体中的物体所受浮力与排开液体的体积有关。(2)小芳观察发现C、D两图中弹簧测力计的示数相等,即鸡蛋所受浮力相等,由此可知:完全浸没在液体中的物体所受浮力与物体浸没的深度
无
关。(3)通过图中的实验数据,可算出鸡蛋的密度约为
1.1
g/cm³。(结果保留一位小数)(4)小芳又找来一个相同的烧杯,倒入适量的洗发露,她将挂在弹簧测力计下的鸡蛋放入洗发露中,结果发现鸡蛋漂浮在洗发露外面,弹簧测力计的示数为0(如图E所示)。小芳通过计算发现D、E两图中鸡蛋的浮力不相等,得出结论:浮力大小与液体密度有关。你认为这个结论的得出是否可靠?
不可靠
。并说明理由:没有控制排开液体的体积相等
。(5)小芳通过E图可知:洗发露的密度
大于
鸡蛋的密度。答案
(1) ABC(或 ABD)
(2) 无
(3) 1.1
(4) 不可靠 没有控制排开液体的体积相等
(5) 大于
(2) 无
(3) 1.1
(4) 不可靠 没有控制排开液体的体积相等
(5) 大于
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