Question

小明同學(xué)為了探究浮力的大小跟什么因素有關(guān)，他利用一個(gè)石塊做了如圖所示的各個(gè)實(shí)驗(yàn)．

（1）從圖①②③可以得出的結(jié)論是：浮力的大小與

排開(kāi)液體的體積

有關(guān)；
（2）從圖③④可以得出的結(jié)論是：浮力的大小與

浸沒(méi)的深度

無(wú)關(guān)；
（3）圖⑤中石塊受到的浮力大小為

1.2

N；
（4）該石塊的密度為

2.5×10³

kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

分析：（1）圖①②③中示數(shù)依次減小，從不排開(kāi)水到排開(kāi)水越來(lái)越多，利用稱(chēng)重法得出浮力，可比較其大小得出結(jié)論；
（2）圖①③④中，③④的示數(shù)都小于①，說(shuō)明都受到了浮力，且浮力相同，再觀察浸沒(méi)的深度可得出結(jié)論；
（3）圖④中物體所受浮力可根據(jù)稱(chēng)重法的表達(dá)式計(jì)算得出物體受到的浮力；圖⑤中物體沉到了水底，是否受到了容器底的支持力必須參照?qǐng)D④來(lái)判斷，再根據(jù)阿基米德原理，在排水體積不變的情況下，浮力是不應(yīng)該改變的．
（4）根據(jù)阿基米德原理求出石塊排開(kāi)水的體積，然后利用密度公式求出石塊的密度．

解答：解：（1）從圖①②③可以得出，物體部分排開(kāi)水時(shí)的浮力為4N-3.6N=0.4N，物體全部排開(kāi)水時(shí)的浮力為4N-3N=1N，兩次的液體都是水，故可得出：浮力的大小與物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)；
（2）從圖③④可以得出，物體完全浸沒(méi)時(shí)，無(wú)論浸沒(méi)深度如何，物體受到的浮力是不改變的，故可得出：浮力的大小與物體浸沒(méi)的深度無(wú)關(guān)；
（3）圖④中物體受到的F_浮=G=F=3N-1.8N=1.2N；觀察圖⑤可以看出物體接觸了容器底，通過(guò)與圖④比較可以看出，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小了，說(shuō)明受到了容器底的支持力的作用，根據(jù)阿基米德原理，液體密度相同、排開(kāi)液體的體積相同，其所受浮力應(yīng)該是相同的．故圖⑤中物體受到的浮力也是1.2N．
（4）石塊浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力F_浮=1.2N，
∵F_浮=ρ_水gV_排，
∴石塊的體積V=V_排=

F浮

ρ水g

=

1.2N

1×103kg/m3×10N/kg

=1.2×10^-4m³，
∵G=mg，
∴石塊質(zhì)量m=

G

g

=

3N

10N/kg

=0.3kg；
ρ_石塊=

m

V

=

0.3kg

1.2×10-4m3

=2.5×10³kg/m³．
故答案為：（1）排開(kāi)液體的體積；（2）浸沒(méi)的深度；（3）1.2；（4）2.5×10³．

點(diǎn)評(píng)：浮力的大小與物體排開(kāi)液體的體積和液體的密度有關(guān)，而與物體浸沒(méi)的深度無(wú)關(guān)，這是我們必須明確的基本知識(shí)點(diǎn)，浮力的大小可能過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化得出來(lái)，但在最后一次實(shí)驗(yàn)中，如果物體接觸到了容器底則要引起我們的特別注意，因?yàn)榇藭r(shí)物體又受到了容器底的支持力的作用．