Question

18．小明同學(xué)在探究影響浮力大小的因素時，做了如圖所示的實驗，請你根據(jù)小明的實驗探究回答下列問題．

（1）比較圖B和C可知，物體受到的浮力大小與排開液體的體積有關(guān)．
（2）比較圖C與E可知，物體受到的浮力大小與液體密度有關(guān)．
（3）小明對ABCD四個步驟進(jìn)行了觀察研究，發(fā)現(xiàn)浮力的大小有時與深度有關(guān)，有時與深度又無關(guān)．對此正確的解釋是浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當(dāng)物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與浸沒的深度無關(guān)．
（4）在圖E中物體受到的浮力是2.4N．
（5）圖B中，水對杯底的壓強大于物體放入前水對杯底的壓強，比較圖C和E可知，水對杯底部的壓強小于鹽水對燒杯底部的壓強．（選填“大于”“小于”或“等于”）
（6）通過以上實驗數(shù)據(jù)我們還能計算出：鹽水的密度是1.2×10³kg/m³，物體的密度是4×10³kg/m³．（g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）影響浮力大小的因素是液體的密度和物體排開液體的體積，要探究浮力和其中一個因素的關(guān)系，就要采用控制變量法控制另外一個因素一定；由此進(jìn)行解答；由“稱重法”可以測出物體在水中受浮力的大小．
（2）比較B和C；C與E實驗，找出相同因素和不同因素，結(jié)合控制變量法的思想得出實驗結(jié)論．
（3）根據(jù)F_浮=G-F計算出在水中和鹽水中受到的浮力，根據(jù)V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$計算出物體的體積，根據(jù)ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{{V}_{排}g}$計算出鹽水的密度；
根據(jù)重力計算公式和密度公式求出物體A的密度；
（4）燒杯底部受到的壓強是液體壓強，只與液體的密度和液體的深度有關(guān)，可以判斷壓強的變化情況．

解答 解：
（1）由圖B和圖C所示實驗可知，物體排開液體的密度相同而物體排開液體的體積不同，物體受到的浮力不同，排開液體體積越大，物體受到的浮力越大，由此可得：物體受到的浮力與物體排開液體的體積有關(guān)，物體排開液體的體積越大，受到的浮力越大．
（2）分析圖C與E，排開液體的體積相同，液體的密度不同，可得出浮力的大小與排開液體密度有關(guān)；
（3）探究物體浸沒在水中時所受浮力大小與深度是否有關(guān)時，應(yīng)控制液體的密度和物體排開液體的體積這兩個因素相同，實驗B、C中物體在液體中浸沒的深度改變的同時，其排開液體體積是變化的，實驗證明：浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大；
當(dāng)物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關(guān)．
（4）由圖A知：G=8N，由圖E知，F(xiàn)=5.6N，所以F_浮=G-F=8N-5.6N=2.4N；
（5）液體壓強與液體的密度和液體的深度有關(guān)，圖B中，物體放入后，燒杯內(nèi)的水上升，由p=ρgh得：物體放入后水對燒杯底部的壓強增大；比較圖C和E可知，杯中的水和鹽水上升的高度相同，因為鹽水的密度大于水的密度，所以水對杯底部的壓強小于鹽水對燒杯底部的壓強．
（6）由AD知，浸沒在水中時的浮力F_浮水=8N-6N-2N；
根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排得：
物體A的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³．
由F_浮=ρ_鹽水gV_排得：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}}{{V}_{排}g}$=$\frac{2.4N}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10³kg/m³．
由G=mg可知，A的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg，
A的密度：ρ_A=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.8kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³；
故答案為：（1）排開液體的體積；（2）液體密度；（3）增大；無關(guān)；（4）2.4；（5）大于；小于；（6）1.2×10³；4×10³．

點評 此題是探究影響浮力大小的因素實驗，考查了影響浮力的因素及控制變量法的應(yīng)用，同時考查了有關(guān)浮力公式的應(yīng)用，在計算液體密度時確定V_排相等是解決此題的關(guān)鍵．