3. 物理兴趣小组在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中，用弹簧测力计挂着一实心圆柱体，以下图a、b、c、d、e分别为实验情景。(g取10 N/kg)

(1)通过a、c两次实验，可知物体浸没在水中所受浮力大小是 N。
(2)通过 两次实验，可探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系。
(3)通过c、e两次实验，可探究物体所受浮力大小与 的关系。
(4)在某种液体中进行探究的过程中，记录实验数据，得到如图f所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图像，则该液体的密度为 kg/m³。

3. (1)0.5 (2)c、d (3)液体密度 (4)0.8×10³
解析:(1)由a、c两次实验中测力计示数可知,物体浸没在水中所受的浮力为$F_{浮水}=G-F_c=2\ \mathrm{N}-1.5\ \mathrm{N}=0.5\ \mathrm{N}$。
(2)由图c、d所示实验可知,物体排开液体的种类与物体排开液体的体积相同而物体浸入液体的深度不同,这两次实验可以探究物体浸没在水中时受到的浮力大小与浸没深度是否有关。
(3)由图c、e所示实验可知,物体排开液体的体积相同而液体密度不同,该实验可以探究浮力大小与液体密度的关系。
(4)实验步骤c中,物体受到的浮力为$F_{\mathrm{浮c}}=G-F_c=2\ \mathrm{N}-1.5\ \mathrm{N}=0.5\ \mathrm{N}$,实验步骤e中,物体受到的浮力为$F_{\mathrm{浮e}}=G-F_e=2\ \mathrm{N}-1.6\ \mathrm{N}=0.4\ \mathrm{N}$,因物体均浸没,所以$V_{\mathrm{排水}}=V_{\mathrm{排液}}$,根据阿基米德原理可得$\dfrac{F_{\mathrm{浮c}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\dfrac{F_{\mathrm{浮e}}}{\rho_{\mathrm{液}}g}$,所以该液体的密度为$\rho_{\mathrm{液}}=\dfrac{F_{\mathrm{浮e}}}{F_{\mathrm{浮c}}}\rho_{\mathrm{水}}=\dfrac{0.4\ \mathrm{N}}{0.5\ \mathrm{N}}×1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。

4. ★★ | 创新实验 物理兴趣小组巧用胡萝卜探究“浮力大小与浸入液体深度有无关系”的实验，步骤如下：

(1)观察弹簧测力计的零刻度线、测量范围、分度值，调零时，弹簧测力计应在方向上调零。
(2)小红认为探究浮力的大小与物体浸入水中的深度关系时，要保证不变。于是，小明先把胡萝卜尖端朝上浸入水中，用记号笔在烧杯壁标出水面的位置，记下弹簧测力计的示数$F_1$(图乙)。再把胡萝卜尖端朝下浸入水中，直到，记下弹簧测力计的示数$F_2$(图丙)。
(3)改变浸入深度多次重复上述步骤，初步可得，浮力的大小与物体浸入水中的深度。
(4)兴趣小组想继续探究浮力大小与物体的密度是否有关，应增加一个与原物体密度不等的物体进行实验，新增物体的体积(填“需要”或“不需要”)与原物体相等。

4. (1)竖直 (2)浸入水的体积(或排开水的体积) 水面到达标记处 (3)无关 (4)不需要
解析:(1)因为测量胡萝卜的重力和其在液体中的拉力时都是竖直方向的,为了减小因弹簧重力以及弹簧与外壳摩擦对实验的影响,应在竖直方向进行调零。
(2)根据控制变量法的思想,要探究浮力与物体浸入水的深度的关系,需要保证物体浸入水的体积(或排开水的体积)不变。排开水的体积是否相同可由水面升高的高度来判断,两次实验中小明先把胡萝卜尖端朝上浸入水中,再把胡萝卜尖端朝下浸入水中,第一次用记号笔标出水面的位置,记下弹簧测力计的示数$F_1$(如题图乙)后,第二次浸入直到水面到达标记处即可保证物体排开水的体积相同,再记下弹簧测力计的示数$F_2$(如题图丙)即可。
(3)通过乙、丙两图的弹簧测力计的示数,通过称重法可以得到浮力大小相同,因此浮力大小与物体浸入水中的深度无关。
(4)探究浮力大小与物体密度的关系时,应保持液体种类、排开液体的体积相等。由本实验可知,排开液体的体积可以通过标记法控制相同,故增加物体的体积不需要和原物体相等,只需在实验时作好水面初位置和末位置的标记,控制物体排开水的体积相同,比较两次弹簧测力计的示数差(浮力大小)即可。

5. ★★★某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块（不吸水）、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究
浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。

(1)如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤,最科学合理的实验顺序是。
(2)根据图中的实验数据可求出石块的密度为 $ \mathrm{kg/m}^3 $。($ g $取10 N/kg,$ \rho_{水}=1.0×10^3 \mathrm{ kg/m}^3 $)
(3)兴趣小组的同学换用不同的物体(不吸液体)或液体按科学合理的顺序进行了多次实验,由实验数据得出$ F_{浮} $(填“＞”“＜”或“=”)$ G_{排} $,从而验证了阿基米德原理的正确性。
(4)图丁步骤中,小石块逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),液体对杯底的压强(填“逐渐变大”“一直不变”或“逐渐变小”)。
(5)如果换用密度小于液体密度的物体(不吸液体)来进行该实验,则图步骤中可不使用弹簧测力计。
(6)其中一个同学每次进行图甲步骤时,都忘记将溢水杯中液体装满,其他步骤无误,因而他会得出$ F_{浮} $(填“＞”“＜”或“=”)$ G_{排} $(小桶中液体所受重力)的结论。

5. (1)丙、甲、丁、乙 (2)$2.8×10^3$ (3)= (4)一直不变 (5)丁 (6)＞
解析:(1)为避免石块沾水导致测量石块质量偏大,应先在空气中测出石块的质量,再将石块浸入水中;在测石块重力后为避免取下石块测空小桶的重力,在测石块重力之前应先测出空小桶的重力。则实验顺序为:先测空小桶的重力,再测小石块的重力,然后用弹簧测力计提着小石块放入液体中读出测力计的示数,最后测出小桶和溢出水的总重力。即最科学的实验顺序是丙、甲、丁、乙。
(2)由公式$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$可得石块的体积$V_{\mathrm{石}}=V_{\mathrm{排}}=\dfrac{F_{\mathrm{浮}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\dfrac{F_{\mathrm{甲}}-F_{\mathrm{丁}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\dfrac{2.8\ \mathrm{N}-1.8\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,石块的质量$m_{\mathrm{石}}=\dfrac{G_{\mathrm{石}}}{g}=\dfrac{2.8\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.28\ \mathrm{kg}$,则石块的密度为$\rho_{\mathrm{石}}=\dfrac{m_{\mathrm{石}}}{V_{\mathrm{石}}}=\dfrac{0.28\ \mathrm{kg}}{1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=2.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。
(3)由实验步骤甲、丁可知,物体浸在液体中时受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}=2.8\ \mathrm{N}-1.8\ \mathrm{N}=1\ \mathrm{N}$,由实验步骤乙、丙可知,物体排开液体的重力$G_{\mathrm{排}}=2\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=1\ \mathrm{N}$,所以可得出$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}$,即浸在液体中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力。
(4)图丁步骤中,小石块逐渐浸入液体过程中,容器中的液面始终与溢水口齐平,液面的高度不变,由$p=\rho gh$可知,液体对容器底的压强一直不变。
(5)如果换用密度小于液体密度的物体,物体放入液体中后,物体静止时漂浮,物体所受浮力与其重力大小相等,弹簧测力计的示数将变为0,因此图丁可不使用弹簧测力计。
(6)每次进行图甲步骤时,都忘记将溢水杯中液体装满,则会导致溢出的水偏少,即$G_{\mathrm{排}}$偏小,而用称重法测得的浮力与液体是否装满无关,因此会出现$F_{\mathrm{浮}}＞G_{\mathrm{排}}$。