Question

18．小明同學(xué)在探究影響浮力大小的因素時(shí)，做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)你根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)探究回答下列問(wèn)題．

（1）比較圖A和圖B（C、D或E），說(shuō)明浸在液體中的物體會(huì)受到液體對(duì)物體的浮力作用．
（2）在C與E兩圖中，保持了排開(kāi)液體的體積不變，研究浮力與液體密度的關(guān)系；根據(jù)A與E兩圖所標(biāo)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知物體浸沒(méi)在鹽水中所受的浮力為2.4N．
（3）小明對(duì)ABCD四個(gè)步驟進(jìn)行了觀察研究，發(fā)現(xiàn)浮力的大小有時(shí)與深度有關(guān)，有時(shí)與深度又無(wú)關(guān)．對(duì)此正確的解釋是浮力的大小隨著排開(kāi)水的體積的增大而增大，當(dāng)物體完全浸沒(méi)在水中后排開(kāi)水的體積相同，浮力的大小與深度無(wú)關(guān)．
（4）在小明實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的物體，若浸入液體中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小就說(shuō)明物體受到了豎直向上的浮力；
（2）C、E兩圖中物體完全浸沒(méi)在液體中，排開(kāi)液體的體積是相同的，C圖是水，E圖中是鹽水，液體密度不同；根據(jù)F_浮=G-F_示求出浮力；
（3）根據(jù)公式F_浮=ρ_液gV_排分析浮力與V_排的關(guān)系；
（4）根據(jù)F_浮=G-F_示計(jì)算出在水中和鹽水中受到的浮力，根據(jù)V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$計(jì)算出物體的體積，根據(jù)ρ_鹽=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$計(jì)算出鹽水的密度．

解答 解：（1）由圖A可知，物體的重力是8N，在圖B中，物體浸入水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?N，示數(shù)減小了就說(shuō)明物體受到了豎直向上的浮力；
在圖C、圖D和圖E中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)都減小了，說(shuō)明浸在液體中的物體都受到了豎直向上的浮力；
（2）C、E兩圖中物體完全浸沒(méi)在液體中，排開(kāi)液體的體積是相同的，C圖是水，E圖中是鹽水，液體密度不同，浮力不同，所以探究的是浮力大小和液體密度的關(guān)系；
物體浸沒(méi)在鹽水中所受的浮力F_浮′=G-F_示′=8N-5.6N=2.4N；
（3）由F_浮=ρ_液gV_排得，浮力的大小隨著排開(kāi)水的體積的增大而增大，當(dāng)物體完全浸沒(méi)在水中后排開(kāi)水的體積相同，浮力的大小與深度無(wú)關(guān)；
（4）由AD知，浸沒(méi)在水中時(shí)的浮力F_浮=G-F_示=8N-6N-2N；
由F_浮=ρ_水gV_排得：
排開(kāi)液體的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³，
鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）A；B（C、D或E）；（2）液體密度；2.4；（3）增大；無(wú)關(guān)；（4）1.2×10³．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究影響浮力大小的因素實(shí)驗(yàn)，考查了影響浮力的因素及控制變量法的應(yīng)用，同時(shí)考查了有關(guān)浮力公式的應(yīng)用，在（4）中確定V_排相等是解決此題的關(guān)鍵．