Question

（2013?龍江縣一模）小明幫爺爺澆菜園．他從井中提水時(shí)發(fā)現(xiàn)盛滿水的桶露出水面越多，提桶的力就越大．由此他猜想：浮力大小可能與物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)于是他找來(lái)一個(gè)金屬圓柱體、彈簧測(cè)力計(jì)和燒杯等器材進(jìn)行了如圖所示的探究．

（1）分析圖中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化可知，物體排開(kāi)液體的體積越大，所受的浮力

越大

．
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明繪制了彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)金屬圓柱體的拉力和金屬圓柱體所受浮力隨浸入液體深度變化的曲線，如圖所示分析圖象可知：
①曲線b描述的物理意義

隨物體浸入液體深度的增大，物體受到的浮力開(kāi)始越來(lái)越大，最后保持不變

．
②該金屬圓柱體的密度為

2.7×10³

kg/m³．
（3）爺爺鼓勵(lì)小明對(duì)“浸在液體中的物體所受浮力大小是否與液體的密度有關(guān)”這一問(wèn)題進(jìn)行探究．請(qǐng)你幫小明選擇合適的器材，并寫出實(shí)驗(yàn)步驟．
實(shí)驗(yàn)步驟：

Answer 1

分析：（1）浸在液體中的物體受到液體的浮力，浮力大小等于重力與彈簧測(cè)力計(jì)的拉力之差，重力不變，浮力是否變化通過(guò)拉力是否變化得出；
（2）①讀懂圖象中物體受到的拉力（浮力）與所在水的深度的關(guān)系，就能描述圖線表示的含義；
②由圖象可知，當(dāng)物體所在水的深度為h=0，也就是沒(méi)有與水接觸時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體的重力；已知重力，可以得到物體的質(zhì)量；
當(dāng)物體完全浸沒(méi)時(shí)，浮力的大小可以得到；已知浮力和水的密度，利用公式V=V_排=

F浮

ρ水g

得到物體的體積；已知物體的質(zhì)量和體積，利用公式ρ=

m

V

得到其密度；
（3）要探究浮力與液體密度的關(guān)系，除上面的器材外，還要有密度不同的液體，如鹽水；同時(shí)保持物體排開(kāi)不同液體的體積一定，記錄物體受到的浮力，比較浮力與密度的關(guān)系．

解答：解：
（1）由圖知，隨著物體浸入水中體積的增大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減小，說(shuō)明物體受到的浮力不斷增大；
故答案為：越大；
（2）①曲線b表示的是隨物體浸入液體深度的增大，物體受到的浮力開(kāi)始越來(lái)越大，最后保持不變；
②由圖象知，物體的重力為G=2.7N，
∵G=mg，
∴圓柱體的質(zhì)量為m=

G

g

=

2.7N

10N/kg

=0.27kg；
當(dāng)物體完全浸沒(méi)時(shí)，受到的浮力為F_浮=1.0N，
∵F_浮=ρ_液gV_排，
∴圓柱體的體積為V=V_排=

F浮

ρ水g

=

1.0N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=10^-4_m3，
圓柱體的密度為ρ=

m

V

=

0.27kg

10-4m3

=2.7×10³kg/m³；
故答案為：①隨物體浸入液體深度的增大，物體受到的浮力開(kāi)始越來(lái)越大，最后保持不變；
②2.7×10³；
（3）器材：金屬圓柱體、彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水、鹽水、細(xì)線
步驟：①用細(xì)線拴住金屬圓柱體，懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下；
②將金屬圓柱體完全浸沒(méi)在清水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁；
③將金屬圓柱體完全浸沒(méi)在鹽水中，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₂；
④比較F₁和F₂的大小，分析得出物體所受浮力的大小是否與液體密度有關(guān)．

點(diǎn)評(píng)：此題通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了物體所受浮力與排開(kāi)液體體積的關(guān)系，同時(shí)考查了有關(guān)浮力公式及密度公式的應(yīng)用，根據(jù)完全浸沒(méi)時(shí)的浮力得出物體的體積是計(jì)算密度的關(guān)鍵．