Question

7．如圖1是“探究浮力大小”的實驗過程示意圖．

（1）實驗步驟C和D可以探究浮力大小與排開液體的體積的關(guān)系，步驟B和D可以測出物塊浸沒在水中時受到的浮力F_浮，步驟A和E可以測出物塊排開的水所受重力G_排；比較F_浮與G_排，可以得到浮力的大小跟物體排開的水所受重力的關(guān)系．
（2）圖2是物塊緩慢浸入水中時，彈簧測力計示數(shù)F隨浸入深度h變化的關(guān)系圖象．則此物塊的密度是2.5g/cm³．

Answer 1

分析 （1）搞清圖1中各步驟實驗所測的物理量．
運用控制量法，找出不變的量和變化的量，研究浮力與變化量之間的關(guān)系；
根據(jù)F_浮=G-F_示，要測物塊浸沒在水中的浮力，需知道G和F_示的大��；
排開的水所受重力G_排等于桶和水的總重減去空桶的重力；
（2）橫坐標(biāo)表示彈簧測力計示數(shù)F，縱坐標(biāo)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3N，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(dāng)深度從4cm-12cm時，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．

解答 解：（1）對比實驗步驟C和D，排開液體的密度不變，排開液體的體積不同，故可以探究浮力大小與排開液體的體積的關(guān)系；
測出物體的重力、讀出物體浸沒在水中彈簧測力計的示數(shù)，根據(jù)F_浮=G-F_示可求物體浸沒在水中時的浮力，所以，步驟B和D可以測出物塊浸沒在水中時受到的浮力F_浮；
排開的水所受重力G_排等于桶和水的總重減去空桶的重力，故步驟A和E可以測出物塊排開的水所受重力G_排；
（2）由圖2知，沒有浸入水時彈簧測力計的示數(shù)等于物體的重力，G=3N；圖2中的水平線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=3N-1.8N=1.2N，根據(jù)阿基米德原理，V_排水=$\frac{{F}_{浮全}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.2N}{{{10}^{3}kg/m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10^-4m³，因物體浸沒在水中，故V_物=V_排水=1.2×10^-4m³，物體的密度ρ_物=$\frac{G}{{gV}_{物}}$=$\frac{3N}{10N/kg{{×1.2×10}^{-4}m}^{3}}$=2.5×10³kg/m³=2.5g/cm³．
故答案為：（1）排開液體的體積；D；E；（2）2.5．

點評 本題是探究浮力大小與哪些因素有關(guān)的實驗，涉及到了重力、質(zhì)量、密度、受力分析、阿基米德原理、控制變量法等知識點，考查學(xué)生利用圖象進行綜合分析的能力．本題給出了利用彈簧測力計結(jié)合阿基米德原理測物體的密度的一種方法．