Question

小雨同學在學習了阿基米德原理后想到“物體受到浮力大小可能還跟物體的密度有關？”、“沒有天平和量筒，只用彈簧測力計和水也能測鐵塊等的密度”，他選取了兩塊體積和形狀都相同的實心銅塊和鐵塊（已知銅的密度大于鐵的密度），進行了如圖的實驗．

（1）銅塊浸沒在水中時所受的浮力為______N．
（2）驗證物體所受的浮力大小是否與物體的密度有關？
小雨應該選取圖中的______等步驟（填字母符號）進行對比，根據(jù)他所選擇的幾個圖中彈簧測力計的示數(shù)可以知道銅塊受到的浮力______（選填“大于”、“等于”或“小于”）鐵塊受到的浮力．由此得出物體所受的浮力大小與物體的密度______（選填“有關”或“無關”）．
（3）本實驗采用的物理方法是______．
A．理想實驗法       B．模型法     C．控制變量法    D．類比法
（4）測得鐵塊的密度大小是______kg/m³．

Answer 1

【答案】分析：（1）銅塊浸沒在水中時所受的浮力可通過圖B、E利用稱重法求出．
（2）要驗證物體所受的浮力大小是否與物體的密度有關，應選擇兩物塊分別浸沒在水中時的情況，求出各自的浮力進行比較．
（3）本實驗中要探究浮力的大小與多個變量的關系，因此，要用到控制變量的方法．
（4）根據(jù)鐵塊重力求出鐵塊的質量，應用排水法測出鐵塊的體積，然后根據(jù)密度公式求出鐵塊的密度．
解答：解：（1）由B可知，銅塊受到的重力G_銅=4.4N，由F可知，彈簧測力計的示數(shù)F=3.9N，
銅塊浸沒在水中時，受重力，浮力、彈簧測力計的拉力作用，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：
銅塊浸沒在水中時的浮力F_浮銅=G_銅-F=4.4N-3.9N=0.5N．
（2）利用圖A、D可求出鐵塊浸沒在水中的浮力，利用圖B、E可求出銅塊浸沒在水中的浮力，比較可知F_浮鐵=F_浮銅=0.5N，說明物體受到的浮力大小與物體的密度無關．
（3）實驗中探究浮力大小與物體密度、浸沒深度、排水體積等多個量的關系，因此所選用的是控制變量法，選項C符合題意．
（4）由A知，鐵塊受的重力G_鐵=4.0N，∵G=mg，∴鐵塊的質量m_鐵=，
由阿基米德原理可知，鐵塊受到浮力等于鐵塊排開水的重力，由AD可知：
鐵塊受到的浮力F_浮鐵=4.0N-3.5N=0.5N，鐵塊排開水的重力G_水=F_浮鐵=0.5N，
∵G_水=ρ_水gV_排，∴排開水的體積V_排=，鐵塊的體積等于它所排開水的體積，
鐵塊的密度ρ_鐵======8×10³kg/m³．
故答案為：（1）0.5；（2）AD、BE；等于；無關；（3）C；（4）8×10³．
點評：稱重法是本實驗中求浮力的基本方法，控制變量法是本實驗中用到的基本研究方法，把握住這兩點才能順利完成本實驗的探究．