解:$(1)$若瓶子自重不计,图甲中,瓶子漂浮,
根据浮沉条件知$F_{浮}=G_{水},$即$ρ_{水}gV_{排}=ρ_{水}gV_{水},$
浸在水中的矿泉水瓶的体积:
$V_{排}=V_{水}=100mL=100\ \mathrm {cm^3}=1×10^{-4}\ \mathrm {m^3};$
$(2)$步骤②中增加的排开水的体积为:
$ΔV_{排}=SΔh=S(h_1-h_2)=20\ \mathrm {cm^2}×(10\ \mathrm {cm}-6\ \mathrm {cm})=80\ \mathrm {cm^3}=8×10^{-5}\ \mathrm {m^3},$
②中排开水的体积为:
$V_{排}'=V_{排}+ΔV_{排}=100\ \mathrm {cm^3}+80\ \mathrm {cm^3}=180\ \mathrm {cm^3}=1.8×10^{-4}\ \mathrm {m^3},$
步骤②中物体漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理得:
水的重力为:
$G_{水}'=F_{浮}'=ρ_{水}gV_{排}'=1.0×10^3\ \mathrm {kg/m^3}×10\ \mathrm {N/kg}×1.8×10^{-4}\ \mathrm {m^3}=1.8N,$
步骤①中原来水的重力为:
$G_{水}=ρ_{水}gV_{水}=1.0×10^3\ \mathrm {kg/m^3}×10\ \mathrm {N/kg}×1×10^{-4}\ \mathrm {m^3}=1N,$
故步骤②中灌入瓶中清水的重力为:
$ΔG_{水}=G_{水}'-G_{水}=1.8N-1N=0.8N;$
$(3)$矿泉水瓶在海水中漂浮,根据浮沉条件可知,矿泉水瓶在海水中的浮力为:
$F_{浮}″=G_{水}'=1.8N,$
矿泉水瓶排开海水的体积为:
$V_{排}″=V_{排}+ΔV_{排}'=100\ \mathrm {cm^3}+20\ \mathrm {cm^3}×(10\ \mathrm {cm}-7.5\ \mathrm {cm})=150\ \mathrm {cm^3}=1.5×10^{-4}\ \mathrm {m^3},$
根据阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{液}gV_{排}$可知海水的密度为:
$ρ_{海水}=\frac {F_{浮}″}{gV_{排}″}=\frac {1.8N}{10\ \mathrm {N/kg}×1.5×10^{-4}\ \mathrm {m^3}}=1.2×10^3\ \mathrm {kg/m^3}.$