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六、跨学科实践
18. 为了激发青少年对科学的热爱，航天员在空间站进行了“天宫”授课活动，由于太空中的空间站能够提供独特的“完全失重”环境（物体在空间站运动时等效于不受重力），可以更有利于演示一些实验现象。航天员将一个普通的乒乓球按压进入水中，松手后发现乒乓球静止在按压位置，如图3-15所示。乒乓球没有上浮的原因是
图3-15
18. 为了激发青少年对科学的热爱，航天员在空间站进行了“天宫”授课活动，由于太空中的空间站能够提供独特的“完全失重”环境（物体在空间站运动时等效于不受重力），可以更有利于演示一些实验现象。航天员将一个普通的乒乓球按压进入水中，松手后发现乒乓球静止在按压位置，如图3-15所示。乒乓球没有上浮的原因是
乒乓球上下表面受到液体的压力差为零
。请同学们思考所学过的不能在空间站完成的实验是探究液体压强与哪些因素有关(或用托里拆利实验测量大气压,或探究影响滑动摩擦力大小的因素等,合理即可)
（写出一个即可）。图3-15
答案
18. 乒乓球上下表面受到液体的压力差为零 探究液体压强与哪些因素有关(或用托里拆利实验测量大气压,或探究影响滑动摩擦力大小的因素等,合理即可)
19. 某科技小组的同学想制作一个简易浮力秤来测质量。他们剪掉空塑料瓶的瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖上系一块质量适当的石块，然后将其倒置在水桶里。当瓶中不放被测物体且塑料瓶静止时，在瓶上与水面相平位置标记为零刻度线；再在瓶身上均匀标记其他刻度线，左侧标记的是长度值，在刻度线右侧标上相应的质量值，即可做成一个简易浮力秤，如图3-16所示。已知零刻度线以上瓶身粗细均匀，其横截面积为50 cm²，不放被测物体时浮力秤的总质量为170 g，水的密度为1.0 g/cm³，g取10 N/kg。求：
(1) 图中所示状态浮力秤受到的浮力。
(2) 浮力秤上2 cm刻度线对应的质量值。
图3-16
(1) 图中所示状态浮力秤受到的浮力。
(2) 浮力秤上2 cm刻度线对应的质量值。
图3-16
答案
19. (1)浮力秤漂浮,依据平衡条件可知
$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{秤}}=m_{\mathrm{秤}}g=0.17\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.7\ \mathrm{N}$
(2)浮力秤浸到2 cm刻度线漂浮时,秤内被测物体的质量为$m_{\mathrm{测}}$。依据平衡条件,不放被测物体时$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{秤}}$,放入被测物体时$F_{\mathrm{浮}}'=G_{\mathrm{秤}}+m_{\mathrm{测}}g$,可知$m_{\mathrm{测}}g=F_{\mathrm{浮}}'-F_{\mathrm{浮}}$
依据阿基米德原理,$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_0$,$F_{\mathrm{浮}}'=\rho_{\mathrm{水}}gV_0+\rho_{\mathrm{水}}g\Delta V_{\mathrm{排}}$
由此可知,$m_{\mathrm{测}}=\rho_{\mathrm{水}}\Delta V_{\mathrm{排}}=\rho_{\mathrm{水}}S\Delta h=1.0\ \mathrm{g/cm}^3×50\ \mathrm{cm}^2×2\ \mathrm{cm}=100\ \mathrm{g}$
$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{秤}}=m_{\mathrm{秤}}g=0.17\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1.7\ \mathrm{N}$
(2)浮力秤浸到2 cm刻度线漂浮时,秤内被测物体的质量为$m_{\mathrm{测}}$。依据平衡条件,不放被测物体时$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{秤}}$,放入被测物体时$F_{\mathrm{浮}}'=G_{\mathrm{秤}}+m_{\mathrm{测}}g$,可知$m_{\mathrm{测}}g=F_{\mathrm{浮}}'-F_{\mathrm{浮}}$
依据阿基米德原理,$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_0$,$F_{\mathrm{浮}}'=\rho_{\mathrm{水}}gV_0+\rho_{\mathrm{水}}g\Delta V_{\mathrm{排}}$
由此可知,$m_{\mathrm{测}}=\rho_{\mathrm{水}}\Delta V_{\mathrm{排}}=\rho_{\mathrm{水}}S\Delta h=1.0\ \mathrm{g/cm}^3×50\ \mathrm{cm}^2×2\ \mathrm{cm}=100\ \mathrm{g}$
