Question

13．為了探究浮力的相關規(guī)律，小明進行了如下探究：

（1）比較abcd四幅圖，可知浮力大小等于物體排開液體所受的重力；
（2）比較圖c與圖e可得到的結論是浮力的大小與排開液體的密度有關；
（3）圖f中彈簧測力計的示數(shù)為2.2N，圖b中物體的密度為4×10³kg/m³；圖e中鹽水的密度為1.2×10³kg/m³；
（4）d圖中桶底受到的壓強p₁與f圖中桶底受到的壓強p₂之比為p₁：p₂=5：6．

Answer 1

分析 （1）物體重力與物體浸沒在液體中時彈簧測力計對物體拉力之差是物體受到的浮力；桶與液體總重力與空桶的重力之差是物體排開液體的重力；比較實驗中的結果得出實驗結論．
（2）根據(jù)控制變量法的要求分析圖示實驗，根據(jù)實驗控制的變量與實驗現(xiàn)象得出結論．
（3）由圖示中力的大小關系，結合阿基米德原理可得出f的示數(shù)；根據(jù)浮力公式求出物體的體積，然后應用密度公式求出物體的密度，應用浮力公式求出鹽水的密度．
（4）根據(jù)p=ρ_液gh判斷壓強的大�。�

解答 解：（1）合理的實驗順序是：測出空桶所受的重力；測出實心合金塊所受的重力；
把合金塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，測出合金塊所受的浮力，收集合金塊排開的水；測出桶和排開的水所受的重力；
由圖bc所示可知，物體受到的浮力：F_浮=G-F=4N-3N=1N，
由圖ad所示可知，物體排開液體的重力：G_排水=G_桶和水-G_空桶=2N-1N=1N，
由圖示abcd所示實驗可知：浮力大小等于物體排開液體所受的重力；
（2）由圖c、e所示實驗可知，物體排開液體的體積相同而排開液體的密度不同，物體受到的浮力不同，由此可知，物體受到的浮力與排開液體的密度有關．
（3）由圖be可知，在鹽水中，物體所受浮力為4N-2.8N=1.2N，則排開鹽水的重力也應該是1.2N，
所以圖f中測力計的示數(shù)應該是1N+1.2N=2.2N；
由G=mg可知，物體的重力：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4N}{10N/kg}$=0.4kg，
物體完全浸沒在水中受到的浮力：F_浮=ρ_水gV，
物體的體積：V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
物體的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.4kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³；
由圖b、e所示實驗可知，物體完全浸沒在鹽水中所受浮力：F_浮′=4N-2.8N=1.2N；
由浮力公式F_浮=ρ_液gV可知，鹽水的密度：ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}′}{gV}$=$\frac{1.2N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
（4）根據(jù)題意，由p=ρgh得，d與f排出液體的體積相同，所以液體的深度相同，
則p₁：p₂=$\frac{{ρ}_{水}gh}{{ρ}_{鹽水}gh}$=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{鹽水}}$=$\frac{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{1.2×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=5：6．
故答案為：（1）abcd；（2）浮力的大小與排開液體的密度有關；（3）2.2N；4×10³kg/m³；1.2×10³kg/m³；（4）5：6．

點評 熟練掌握阿基米德原理實驗的相關步驟，搞清各個量之間的關系，再熟練運用浮力公式、液體壓強公式等進行相關計算，是解答本題的關鍵，有一定難度．