小莉模拟古人利用浮力打拹铁牛, 模拟过程和测量数据如图 9 所示。(1)把正方体 $\mathrm{M}$ 放 在架空水槽底部的方孔处 (忽略 $M$ 与水槽的接触面积), 往水槽内装入适量的水, 把一 质量与 $\mathrm{M}$ 相等的柱形薄壁水杯放入水中漂浮, 如图 9 甲所示; (2)向杯中装入质量为水 杯质量 2 倍的铁砂时, 杯底到 $M$ 上表面的距离等于 $M$ 的边长, 如图 9 乙所示, 此时水 杯浸入水中的深度 $h=$ ________ $\mathrm{cm}$; (3)用细线连接水杯和 $M$, 使细线拉直且无拉力, 再 将铁砂从杯中取出, 当铁砂取完后, $M$ 恰好可被拉起, 完成打捞后, 如图 9 丙所示。 则 $\mathrm{M}$ 与水杯的底面积之比为 $\frac{S_{\mathrm{M}}}{S_{\text {杯 }}}=$