“曹冲称象”是家喻户晓的典故．某学校科技小组同学张强模仿这一现象制作了一台“浮力秤”，可以方便的称量物体的质量，其构造是由小筒和秤盘两部分组成，如图甲所示，已知小筒底

Question

“曹冲称象”是家喻户晓的典故．某学校科技小组同学张强模仿这一现象制作了一台“浮力秤”，可以方便的称量物体的质量，其构造是由小筒和秤盘两部分组成，如图甲所示，已知小筒底面积为20cm²，高度为20cm，小筒和秤盘总质量为100g．（取g=10N/kg）问：

（1）如图甲，当秤不放物体时，“浮力秤”受到的浮力是多少？此时“浮力秤”的小筒浸入水中的深度是多少？
（2）如图乙，在秤盘上放一石块后，小筒浸入水中的深度为15cm，则该石块的质量是多少？
（3）通过实验，张强同学把“浮力秤”的读数均匀的刻在了小筒上，请简要回答：张强是怎样确定该“浮力秤”的零刻度线和所能测量的最大质量的？

Answer 1

（1）当秤不放物体时，“浮力秤”受到的浮力是F_浮1=G_总=m_总g=0.1kg×10N/kg=1N；
小筒浸入的深度h=(F浮1)/(ρgS)=(1N)/(1000kg/m3×10N/kg×20×10−4m2)=0.05m=5cm；
答：当秤不放物体时，“浮力秤”受到的浮力是1N；此时“浮力秤”的小筒浸入水中的深度是5cm；
（2）在秤盘上放一石块后，小筒浸入水中的深度为15cm，此时小筒受到的浮力为F_浮2=3F_浮1=3N；所以石块的质量为m_石=(F浮2− G总)/(g)=(3N−1N)/(10N/kg)=0.2kg；
答：该石块的质量是0.2kg；
（3）“浮力秤”的零刻度线是“秤盘里不放物体漂浮在水面上时，水面到小筒的位置为零刻度线；所测最大质量是”放入物体后使小筒下降到水面刚好到达小筒最上端时，秤盘里所放物体的质量．