为了验证“阿基米德原理”,某同学利用以下器材进行实验:弹簧测力计,不同规格合金块若干,溢水杯(足量的水),小桶,细线.
下面四幅图所示的是该同学进行某次实验的四个步骤,给出你觉得合理的实验顺序 ;根据图中标注的数据,可以求得本次实验所用的合金块密度是 $\text{kg/}{{\text{m}}^{3}}$.
验证阿基米德原理的实验过程是:
④用弹簧测力计测出小桶的重力;①用弹簧测力计测出合金块的重力;②在溢水杯中盛满水,将合金块慢慢浸入水中,记下拉力;同时使溢出的水流入小桶;③用弹簧测力计测出小桶和溢出的水的总重力,求出排出的水重力.所以实验顺序为:④①②③;
根据称重法,合金块沉没时受到的浮力${{F}_{浮}}=G-{{F}_{示}}=4.0\text{N}-3.0\text{N}=1.0\text{N}$,根据阿基米德原理:${{F}_{浮}}={{\rho}_{水}}g{{V}_{排}}$,${{V}_{排}}=\frac{{{F}_{浮}}}{{{\rho}_{水}}g}=\frac{1.0\text{N}}{1.0\times {{10}^{3}}\text{kg/}{{\text{m}}^{3}}\times \text{10N/kg}}=1.0\times {{10}^{-4}}{{\text{m}}^{3}}$,即合金块的体积$V$,合金块的密度:$\rho =\frac{m}{V}=\frac{G}{gV}=\frac{4.0N}{\text{10N/kg}\times 1.0\times {{10}^{-4}}{{\text{m}}^{3}}}=4.0\times {{10}^{3}}\text{kg/}{{\text{m}}^{3}}$.
故答案为:④①②③;$4.0\times {{10}^{3}}$.
换用不同的合金块进行多次实验,下面是该同学实验时设计的表格及填写的实验数据:
实验 次数 | 物重 $G/\text{N}$ | 物体浸没水中 测力计示数$F/\text{N}$ | 桶与排出水 总重${{G}_{1}}/\text{N}$ | 空桶重 ${{G}_{0}}/\text{N}$ | 浮力 ${{F}_{}}/\text{N}$ | 排开水重 ${{G}_{}}/\text{N}$ |
$1$ | $4.0$ | $3.0$ | $1.5$ | $0.5$ | $1.0$ | $1.0$ |
$2$ | $3.0$ | $2.25$ | $1.15$ | $0.5$ | $0.75$ | $0.65$ |
$3$ | $2.0$ | $1.5$ | $1.0$ | $0.5$ | $0.5$ | $0.5$ |
$4$ |
该同学在进行数据分析时,发现第$2$次实验数据与其他两次反映的规律不相符,为了顺利得到结论,他将第$2$次实验中${{G}_{1}}$的数据“$1\text{.15N}$”改为“$1\text{.25N}$”,${{G}_{排}}$的数据改为$0\text{.75N}$.请你指出他的做法错误之处: ;经核实,确实是${{G}_{1}}$的数据“$1\text{.15N}$”错误,也排除了测量错误的可能性,那么造成这一错误的原因可能是 .
这位同学在进行数据分析时,发现第$2$次实验数据与其他两次反映的规律不相符,为了顺利得到结论,他将第$2$次实验中${{G}_{1}}$的数据“$1\text{.15N}$”改为“$1\text{.25N}$”, ${{G}_{排}}$的数据改为$0\text{.75N}$.故他的做法错误之处:篡改数据,没有实事求是的科学态度(其它答案合理也可);
在第$2$次实验中,根据称重法,合金块受到的浮力${{F}_{浮}}^{\prime}={G}’-{{F}_{示}}=3.0\text{N}-2.25\text{N}=0.75\text{N}$,大于排开的水重$0\text{.65N}$,经核实,确实是${{G}_{1}}$的数据“$1\text{.15N}$”错误,排除了测量错误的可能性,那么造成这一错误的原因可能是:溢水杯中水没有装满.
故答案为:篡改数据,没有实事求是的科学态度;溢水杯中水没有装满.
上述问题解决后,该同学得出结论:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于 ,从而验证“阿基米德原理”,这个结论也表明物体所受的浮力只和物体排开液体的体积、 两个因素有关.
上述问题解决后,由表中数据,该同学得出结论:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于排开液体所受的重力,从而验证“阿基米德原理”;这个结论也表明物体所受的浮力只和物体排开液体的体积.排开液体的密度两个因素有关.
故答案为:排开液体所受的重力;排开液体的密度.