Question

18．在探究“物體受到浮力大小是否與物體密度有關(guān)？”時，小聰所選實心銅塊、實心鐵塊的體積和形狀應(yīng)相同（選填：“相同”或“不同”）．在正確選擇后，他做了以下實驗，以下情景中的物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)．

（1）步驟C中的鐵塊在水中所受的浮力為0.3N．
（2）探究“物體所受的浮力大小是否與物體的密度有關(guān)？”．小聰要測出銅塊的密度，設(shè)計了實驗步驟E（已知水密度為ρ_水），此步驟中測力計示數(shù)為F₂．
①在步驟E時，畫出燒杯和液面的示意圖．
②ρ_銅=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$ρ_水（用圖中所測物理量的符號及已知條件寫出表達式）
③他還應(yīng)該選取圖中A、B、D的步驟（填字母符號）進行對比，才能得出“物體受到浮力大小是否與物體密度有關(guān)？”的結(jié)論．

Answer 1

分析 要探究浮力與物體密度的關(guān)系，物體密度不同，但其它條件應(yīng)相同；
（1）根據(jù)F_浮=G-F得出C受到的浮力；
（2）①要探究浮力大小與物體密度的關(guān)系，需使物體的密度不同，其它條件相同；
②由BE得出銅塊的浮力，由F_浮=ρ_液gV_排計算出銅塊的體積；
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$計算出銅塊的密度；
③要得出浮力是否與物體的密度有關(guān)，需使物體的密度不同，其它條件相同，通過比較浮力關(guān)系得出結(jié)論．

解答 解：探究“物體受到浮力大小是否與物體密度有關(guān)，只需使物體的密度不同，其它條件相同，所以小聰所選實心銅塊、實心鐵塊的體積和形狀應(yīng)相同；
（1）由A知，G=4N，由C知，F(xiàn)=3.7N，則F_浮=G-F=4N-3.7N=0.3N；
（2）①探究浮力與物體密度的關(guān)系，其它條件應(yīng)相同，因此銅塊的體積與鐵塊體積相同，也完全浸沒，因此液面與D相同，如圖所示：

②銅塊受到的浮力為F_浮=F₁-F₂；
由F_浮=ρ_液gV_排得，銅塊的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$；
則銅塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{{F}_{1}}{g\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$ρ_水；
③探究物體受到浮力大小是否與物體密度有關(guān)，應(yīng)分別比較銅塊和鐵塊受到的浮力關(guān)系，且銅塊和鐵塊排開水的體積相同，應(yīng)選擇A、B、D分析．
故答案為：相同；（1）0.3；（2）①見上圖；②$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$ρ_水；（3）A、B、D．

點評 本題是探究影響浮力大小的因素實驗，考查了對控制變量法的應(yīng)用，同時考查了對阿基米德原理及密度公式的掌握，打破了以往只是探究浮力與ρ液和V排的關(guān)系．