Question

3．某實驗小組的同學在探究“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中，將圓柱體掛在彈簧測力計下，當圓柱體下表面與水面相平時，圓柱體開始緩慢下降（整個過程水未溢出），根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制出如圖所示的彈簧測力計的示數(shù)F與圓柱體下表面沒入水中的深度h的關系圖象，則：
（1）圓柱體的重力為6N．
（2）圓柱體浸沒在水中時所受浮力為4N．
（3）圖象中AB（選填“AB”或“BC”）段表明物體所受浮力的大小隨其排開液體的體積的改變而改變．
（4）圓柱體由h₁到h₂的過程中，所受浮力不變；其上下表面所受水的壓強差不變（均選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（5）圓柱體的密度為1.5×10³kg/m³．
（6）實驗小組又選用其它液體進一步探究，發(fā)現(xiàn)圓柱體浸沒時，彈簧測力計的示數(shù)與在水中浸沒時不同，說明浮力的大小還與液體密度有關．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖a得出圓柱體的重力大小，然后根據(jù)公式G=mg求出圓柱體的質(zhì)量；
（2）由圖c及a根據(jù)F_浮=G-F得出所受浮力的大�。�
（3）比較圖中彈簧測力計示數(shù)變化，得出浮力大小與物體排開液體體積的關系；
（4）根據(jù)浮力大小與排開液體體積的關系得出結論；
（5）縱坐標表示彈簧測力計示數(shù)F，橫坐標表示物體浸入液體的深度h．深度為0時，彈簧測力計示數(shù)F為6N，即為物體沒有浸入液體中時的示數(shù)，物體的重力G可知；當物體完全浸沒時即BC段，彈簧測力計示數(shù)F不變，由F_浮=G-F_示知，物體受到的浮力大小不變，可知這個過程中物體浸沒在水中，根據(jù)阿基米德原理可求物體排開液體的體積，即物體的體積，物體的密度可求；
（6）排開液體的體積相同，液體密度不同，由控制變量法得出浮力的大小與液體密度的關系．

解答 （1）由圖示可知，h=0時，彈簧秤的示數(shù)就是重力，G=6N；
（2）由圖橫坐標原點、h_1h知，圓柱體浸沒在水中后所受浮力F_浮=G-F=6N-2N=4N；
（3）由圖AB段及題意可知，液體的密度相同，排開液體的體積不同，測力計的示數(shù)不同，由稱重法知浮力也不同，可知浸在同一種液體中的物體受到浮力的大小跟物體排開液體的體積有關；
（4）由圖可知，圓柱體由h₁到h₂的過程中，圓柱體完全浸沒，下沉過程中，測力計的示數(shù)不變，即物體所受浮力不隨深度改變，物體上下表面的壓力差就是浮力；
（5）由圖可知知，沒有浸入水時彈簧測力計的示數(shù)等于物體的重力，G=6N；圖中的水平線即BC段表示物體浸沒在水中彈簧測力計的示數(shù)，物體浸沒時受到的浮力F_浮全=G-F_全示=6N-2N=4N，根據(jù)阿基米德原理，V_排水=$\frac{{F}_{浮全}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³，因物體浸沒在水中，故V_物=V_排水=4×10^-4m³，物體的密度ρ_物=$\frac{G}{g{V}_{物}}$=$\frac{6N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.5×10³kg/m³．
（6）實驗小組又選用其它液體進一步探究，發(fā)現(xiàn)圓柱體浸沒時，彈簧測力計的示數(shù)與在水中浸沒時不同，控制排開液體的體積相同，改變排開液體的密度不同，物體所受的浮力不同，說明浮力的大小與液體的密度有關．
故答案為：（1）6；（2）4：（3）AB；（4）不變、不變：（5）1.5×10³；（6）液體密度．

點評 此題是探究影響浮力大小的因素實驗，考查了影響浮力的因素及控制變量法的應用，同時考查了利用有關浮力公式求密度，是一道常見題．