1[2026浙江温州模拟,中]小明在学习“阿基米德原理”时,发现老师研究的物体都是在液体里下沉的,于是他想用木块验证“浮力大小$F_{浮}$是否等于木块排开液体受到的重力$G_{排}$”。
(1)小明先通过推理验证:因木块漂浮在水面,木块所受浮力$F_{浮}$等于重力$G_{木}$。若要验证$F_{浮}$等于$G_{排}$,只需验证,又因为$G=mg$,所以只需验证$m_{木}$等于$m_{排}$。于是,小明进行了如图甲所示的实验:

a. 用电子秤测出木块质量$m_{木}$;
b. 用电子秤测出小烧杯质量$m_{杯}$;
c. 将木块轻轻放入装满水的溢水杯中,用小烧杯收集木块排开的水;
d. 用电子秤测出小烧杯和排开的水的总质量$m_{总}$。
(2)实验数据记录如表所示:

表格中$a=$。
(3)小华认为可按图乙简化实验:将装满水的溢水杯放在电子秤上,将木块轻轻放入溢水杯的同时,用手拿着小烧杯收集排出的水。若观察到,即可得到$F_{浮}=G_{排}$。

(4)小华还发现,下沉的物体不能通过“$m_{物}=m_{排}$”间接验证“$F_{浮}=G_{排}$”,原因是。

1. (1) $G_{木}=G_{排}$
(2) 80
(3) 电子秤示数不变
(4) 下沉的物体受到的浮力小于自身重力
【解析】(1)由于漂浮时木块所受浮力$F_{浮}$等于重力$G_{木}$,若$G_{木}=G_{排}$,根据等量关系,即可验证$F_{浮}$等于$G_{排}$;(2)排开水的质量等于杯和水的总质量与小烧杯质量之差,即$a=118\ \mathrm{g}-38\ \mathrm{g}=80\ \mathrm{g}$;(3)若观察到电子秤示数不变,则说明木块受到的重力与排出水的重力相等,又由于木块漂浮,浮力等于木块的重力,因此可得$F_{浮}=G_{排}$;(4)由于下沉的物体受到的浮力小于自身重力,因此不能通过“$m_{物}=m_{排}$”间接验证“$F_{浮}=G_{排}$”。

2[2026浙江金华期末,中]小科所在的项目化学学习小组的同学制作了一个“浮漂器”,成功地验证了阿基米德原理。选取小石块、溢水杯、泡沫块、托盘、粗铁丝、细铁丝等材料制作“浮漂器”,“浮漂器”的支撑杆由粗铁丝制成,下托盘由细铁丝制成。

【验证步骤】
①将“浮漂器”置于装有适量水的溢水杯中,取一小石块放在上托盘中,此时溢水杯中的液面与溢水口相平,在支撑杆上标出此时的水位刻度线,标记为$A$。
②将小石块改放在下托盘,往上托盘内加砝码,同时用空烧杯收集溢出的水,直到水面与标记的水位刻度线$A$相平。
③取下砝码,把烧杯中的水全部倒入上托盘,观察水面与水位刻度线$A$的关系。
【结果分析】
由步骤①知,“浮漂器”漂浮,则$F_{浮1}=G_{器}+G_{石}$;由步骤②知,“浮漂器”仍漂浮,则$F_{浮1}+F_{石浮}=G_{器}+G_{石}+G_{砝码}$。由步骤①②得出小石块所受浮力$F_{石浮}=G_{砝码}$,由步骤②③得出溢出的水的重力$G_{排}=G_{砝码}$,则$F_{石浮}=G_{排}$,即小石块所受浮力等于其排开的水受到的重力,从而验证了阿基米德原理。
(1)分析步骤②③,该组同学得出结论:烧杯中所收集水的重力等于砝码的总重力,即$G_{排}=G_{砝码}$。推测其在③中观察到的现象为。
(2)有同学提出,步骤②中往上托盘内“加砝码”在实际操作过程中存在缺陷,改进方法有(写出一种)。

2. (1)溢水杯中的水面与水位刻度线A相平
(2)用细沙代替砝码(合理即可)
【解析】(1)两重力相等,直观的现象是有相同的作用效果,即在③中观察到水位刻度线A与溢水杯中的水面相平。(2)实验操作中砝码的质量并不连续,可能会出现加入最小砝码后,水位刻度线在水面下,取下最小砝码后,水位刻度线在水面上的情况,可以改用细沙(能更精确地控制浮力的变化)等避免这种情况发生。