例2 某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯、桶、水等,按照如图所示的步骤,探究“浮力的大小与物体排开液体所受重力大小的关系”。

(1)由图可知,把小石块浸没在盛满水的溢水杯中,小石块受到的浮力大小为$N$;小石块排开的水所受重力的大小为$N$。
(2)通过上述实验可初步得出浸在水中的物体所受浮力的大小等于。
(3)另一实验小组在步骤C的操作中,只将小石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则(选填“能”或“不能”)得到与(2)相同的结论。
(4)图C步骤中,物体逐渐浸入液体的过程中(未接触溢水杯),液体对杯底的压强(选填“逐渐变大”“逐渐变小”或“一直不变”)。
(5)如果换用密度小于液体密度的物体(不吸液体)来进行该实验,则图步骤中可不使用弹簧测力计。
(6)其中一个同学每次进行图C步骤时,都忘记将溢水杯中液体装满,其他步骤无误,则他会得出$F_{浮}$(选填“$>$”“$<$”或“$=$”)$G_{排}$(小桶中液体所受重力)的结论。
(1)由图可知,把小石块浸没在盛满水的溢水杯中,小石块受到的浮力大小为$N$;小石块排开的水所受重力的大小为$N$。
(2)通过上述实验可初步得出浸在水中的物体所受浮力的大小等于。
(3)另一实验小组在步骤C的操作中,只将小石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则(选填“能”或“不能”)得到与(2)相同的结论。
(4)图C步骤中,物体逐渐浸入液体的过程中(未接触溢水杯),液体对杯底的压强(选填“逐渐变大”“逐渐变小”或“一直不变”)。
(5)如果换用密度小于液体密度的物体(不吸液体)来进行该实验,则图步骤中可不使用弹簧测力计。
(6)其中一个同学每次进行图C步骤时,都忘记将溢水杯中液体装满,其他步骤无误,则他会得出$F_{浮}$(选填“$>$”“$<$”或“$=$”)$G_{排}$(小桶中液体所受重力)的结论。
答案
(1) $\boldsymbol{1.4}$;$\boldsymbol{1.4}$
(2) $\boldsymbol{物体排开液体所受的重力}$
(3) $\boldsymbol{能}$
(4) $\boldsymbol{一直不变}$
(5) $\boldsymbol{C}$
(6) $\boldsymbol{>}$
(2) $\boldsymbol{物体排开液体所受的重力}$
(3) $\boldsymbol{能}$
(4) $\boldsymbol{一直不变}$
(5) $\boldsymbol{C}$
(6) $\boldsymbol{>}$
解析
(1) 由图B可知小石块的重力$G=3.8\,\mathrm{N}$,图C中弹簧测力计示数$F_{\mathrm{示}}=2.4\,\mathrm{N}$,根据称重法,小石块受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}=G-F_{\mathrm{示}}=3.8\,\mathrm{N}-2.4\,\mathrm{N}=1.4\,\mathrm{N}$;
小石块排开的水所受重力$G_{\mathrm{排}}=G_{\mathrm{桶和水}}-G_{\mathrm{空桶}}=2.6\,\mathrm{N}-1.2\,\mathrm{N}=1.4\,\mathrm{N}$。
(2) 由实验数据可知,浸在水中的物体所受浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。
(3) 当小石块部分浸入水中时,仍可通过称重法测浮力,通过测量桶和排开水的总重、空桶重得到排开液体的重力,能验证阿基米德原理,故能得到相同结论。
(4) 溢水杯中盛满水,物体逐渐浸入时,水的深度始终不变,根据$p=\rho gh$,液体对杯底的压强一直不变。
(5) 密度小于液体密度的物体漂浮在液面上,此时浮力等于重力,无需弹簧测力计拉着物体,故图C步骤可不使用弹簧测力计。
(6) 若溢水杯未装满水,物体排开的水不能全部流入小桶,测得的$G_{\mathrm{排}}$偏小,因此会得出$F_{\mathrm{浮}}>G_{\mathrm{排}}$的结论。
小石块排开的水所受重力$G_{\mathrm{排}}=G_{\mathrm{桶和水}}-G_{\mathrm{空桶}}=2.6\,\mathrm{N}-1.2\,\mathrm{N}=1.4\,\mathrm{N}$。
(2) 由实验数据可知,浸在水中的物体所受浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。
(3) 当小石块部分浸入水中时,仍可通过称重法测浮力,通过测量桶和排开水的总重、空桶重得到排开液体的重力,能验证阿基米德原理,故能得到相同结论。
(4) 溢水杯中盛满水,物体逐渐浸入时,水的深度始终不变,根据$p=\rho gh$,液体对杯底的压强一直不变。
(5) 密度小于液体密度的物体漂浮在液面上,此时浮力等于重力,无需弹簧测力计拉着物体,故图C步骤可不使用弹簧测力计。
(6) 若溢水杯未装满水,物体排开的水不能全部流入小桶,测得的$G_{\mathrm{排}}$偏小,因此会得出$F_{\mathrm{浮}}>G_{\mathrm{排}}$的结论。
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