22. 小东在学习“阿基米德原理”时,想用木块验证“漂浮在液体中的物体所受浮力的大小$F_{浮}$是否等于物体排开的液体所受重力的大小$G_{排}$”。
(1) 设计实验时,小东进行了如下推理:
因为木块漂浮在水中,所以木块所受浮力的大小$F_{浮}$等于木块所受重力的大小$G_{木}$。
若要验证$F_{浮}$是否等于$G_{排}$,只需验证

a. 用电子秤测量木块的质量$m_{木}$;
b. 用电子秤测量小烧杯的质量$m_{杯}$;
c. 把木块轻轻放入装满水的溢水杯中,用小烧杯收集从溢水杯中被木块排开的水;
d. 用电子秤测量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:

分析表格中的实验数据,得出结论:漂浮在液体中的物体所受浮力的大小$F_{浮}$与物体排开的液体所受重力的大小$G_{排}$
(3) 在和同学交流分享时,小华认为以上实验过程可以更加简化,如图乙所示,只需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开的水,等溢水杯中不再有水溢出时,拿走小烧杯,若观察到
(4) 小明梳理小东的推理过程时发现,下沉的物体不能通过“$m_{物}$是否等于$m_{排}$”间接验证“$F_{浮}$是否等于$G_{排}$”,原因是
(1) 设计实验时,小东进行了如下推理:
因为木块漂浮在水中,所以木块所受浮力的大小$F_{浮}$等于木块所受重力的大小$G_{木}$。
若要验证$F_{浮}$是否等于$G_{排}$,只需验证
木块的重力$G_{木}$是否等于$G_{排}$
,又因为$G = mg$,所以只需验证$m_{木}$是否等于$m_{排}$,于是小东找来了电子秤(可直接显示物体质量)、溢水杯和小烧杯进行实验,如图9-15甲所示实验步骤如下:a. 用电子秤测量木块的质量$m_{木}$;
b. 用电子秤测量小烧杯的质量$m_{杯}$;
c. 把木块轻轻放入装满水的溢水杯中,用小烧杯收集从溢水杯中被木块排开的水;
d. 用电子秤测量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:
分析表格中的实验数据,得出结论:漂浮在液体中的物体所受浮力的大小$F_{浮}$与物体排开的液体所受重力的大小$G_{排}$
相等
。(3) 在和同学交流分享时,小华认为以上实验过程可以更加简化,如图乙所示,只需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开的水,等溢水杯中不再有水溢出时,拿走小烧杯,若观察到
电子秤的示数保持不变
,即可得到$F_{浮}=G_{排}$。(4) 小明梳理小东的推理过程时发现,下沉的物体不能通过“$m_{物}$是否等于$m_{排}$”间接验证“$F_{浮}$是否等于$G_{排}$”,原因是
下沉的物体重力大于浮力(合理即可)
。答案
22. (1)木块的重力$G_{木}$是否等于$G_{排}$ (2)80 相等 (3)电子秤的示数保持不变 (4)下沉的物体重力大于浮力(合理即可)
23. 小明在研究物体的浮沉时,发现铁块放入水中下沉,塑料块浸没在水中后上浮,为进一步探究物体的浮沉条件,他找来了下列器材:弹簧测力计、一杯水、细线、铁块$A$、塑料块$B$和塑料块$C$ ($B$与$A$体积相同,$C$与$A$质量相同)。

(1) 他按图9-16甲和乙进行了实验,测出铁块受到的浮力大小为
(2) 为探究物体上浮的条件,他选择了合适的塑料块,利用现有器材在题中(1)实验的基础上,增加一个实验步骤就完成了探究。
①选择的塑料块是
②增加的步骤是
③当满足
(1) 他按图9-16甲和乙进行了实验,测出铁块受到的浮力大小为
$F_{1}-F_{2}$
,并与重力比较,由此得出了物体下沉的条件。(2) 为探究物体上浮的条件,他选择了合适的塑料块,利用现有器材在题中(1)实验的基础上,增加一个实验步骤就完成了探究。
①选择的塑料块是
$B$
(选填“$B$”或“$C$”)。②增加的步骤是
测出塑料块$B$的重力$G$
(用字母表示测得的物理量)③当满足
$F_{1}-F_{2}>G$
(用测得的物理量表示)条件时,物体上浮。答案
23. (1)$F_{1}-F_{2}$ (2)①$B$ ②测出塑料块$B$的重力$G$ ③$F_{1}-F_{2}>G$
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