Question

15．小冉在探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，用到如下器材：分度值為0.1N的彈簧測(cè)力計(jì)，底面積為5cm²、高度為6cm的實(shí)心圓柱體銅塊，相同的大燒杯若干，水，密度未知的某種液體，細(xì)線等．
（1）小冉進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：A步驟所示彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.7N；則該銅塊的質(zhì)量為270 g．（g取10N/kg）
（2）用彈簧測(cè)力計(jì)掛著銅塊緩慢地浸入液體中不同深度，步驟如圖B、C、D、E、F所示（液體均未溢出），并將其示數(shù)記錄在如表中：

實(shí)驗(yàn)步驟	B	C	D	E	F
彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)/N	2.6	2.5	2.4	2.4	2.3

在實(shí)驗(yàn)步驟B中銅塊所受浮力F_浮=0.1N．
（3）分析實(shí)驗(yàn)步驟A、B、C、D，可以說(shuō)明浮力大小跟物體排開(kāi)液體體積有關(guān)；分析實(shí)驗(yàn)步驟A、E、F，可以說(shuō)明浮力大小跟液體密度有關(guān)．分析實(shí)驗(yàn)步驟A、D、E，可以說(shuō)明浮力大小與浸沒(méi)深度無(wú)關(guān)．
（4）小冉用表格中的數(shù)據(jù)算出了某種液體的密度是1.3×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）弄清楚彈簧測(cè)力計(jì)的量程和分度值，再讀數(shù)；根據(jù)G=mg求出銅塊的質(zhì)量；
（2）根據(jù)F_浮=G-F_拉求出浮力；
（3）運(yùn)用控制變量法，找出不變的量和變化的量，確定浮力與變化量之間的關(guān)系；
（4）由阿基米德原理，根據(jù)排開(kāi)水的體積等于排開(kāi)液體的體積相等列方程求解．

解答 解：（1）彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1N，故其重力G=2.7N；
由G=mg得：
銅塊的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2.7N}{10N/kg}$=0.27kg=270g；
（2）在實(shí)驗(yàn)步驟B中銅塊所受浮力F_浮=G-F_拉=2.7N-2.6N=0.1N；
（3）實(shí)驗(yàn)步驟A、B、C、D中，物體排開(kāi)液體的密度不變，排開(kāi)液體的體積變化，物體受到的浮力逐漸變化，說(shuō)明浮力大小與排開(kāi)液體的體積跟關(guān)；
實(shí)驗(yàn)步驟A、E、F，排開(kāi)液體的體積不變，排開(kāi)液體的密度變化，物體受到的浮力逐漸變化，說(shuō)明浮力大小跟排開(kāi)液體密度有關(guān)；
實(shí)驗(yàn)步驟A、D、E，排開(kāi)液體的體積和密度不變，物體浸沒(méi)在液體中的深度變化，物體受到的浮力不變，說(shuō)明浮力大小跟物體浸沒(méi)的深度無(wú)關(guān)；
（4）實(shí)驗(yàn)步驟E中，物體受到的浮力為F_浮E=G-F_拉E=2.7N-2.4N=0.3N，實(shí)驗(yàn)步驟F中，物體受到的浮力為F_浮F=G-F_拉F=2.7N-2.3N=0.4N，因物體均浸沒(méi)，所以V_排水=V_排液，根據(jù)阿基米德原理，
$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮液}}{{ρ}_{液}g}$，所以ρ_液=$\frac{{F}_{浮液}}{{F}_{浮水}}$×ρ_水=$\frac{0.4N}{0.3N}$×1×10³kg/m³≈1.3×10³kg/m³．
故答案為：（1）2.7；270；（2）0.1；（3）物體排開(kāi)液體體積；液體密度；浸沒(méi)深度；（4）1.3×10³．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”，綜合考查浮力、密度、控制變量法的知識(shí)，屬中等難度的題目．