Question

13．如圖是利用水和鹽水等器材來研究浮力的實驗過 程，請根據圖中提供的信息回答下列問題：（g取10N/kg） 
（1）本實驗是研究浮力的大小與液體的密度的關系．
（2）物體在水中受到的浮力是多大？
（3）物體的體積是多大？
（4）鹽水的密度是多大？

Answer 1

分析 （1）浸入液體中的物體受到的浮力與液體的密度和排開液體的體積有關，根據圖示得出研究內容；
（2）利用稱重法F_浮=G-F_示求物體在水中受到的浮力；
（3）求出了物體在水中受到的浮力，利用阿基米德原理的推導公式F_浮=ρ_液V_排g求排開水的體積；由于物體浸沒水中，物體的體積等于排開水的體積；知道物體重力，利用G=mg求物體的質量，最后利用密度公式求物體的密度；
（4）利用稱重法F_浮=G-F_示求物體在鹽水中受到的浮力，又知道排開鹽水的體積（物體的體積），再利用阿基米德原理的推導公式F_浮=ρ_液V_排g求鹽水的密度．

解答 解：
（1）由圖知，物體分別浸沒在水和鹽水中，排開液體的體積相同，研究的是的物體受到的浮力與液體的密度的關系；
（2）物體在水中受到的浮力：
F_浮水=G-F_示水=4N-3N=1N；
（3）由F_浮=ρ_液V_排g得物體排開水的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
由于物體浸沒水中，物體的體積：
V=V_排=1×10^-4m³，
物體的質量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4N}{10N/kg}$=0.4kg，
物體的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.4kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³；
（4）物體在鹽水中受到的浮力：
F_浮鹽=G-F_示鹽═4N-2.8N=1.2N，
排開鹽水的體積：
V_排鹽=V=1×10^-4m³，
由F_浮=ρ_液V_排g得鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{1.2N}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：
（1）液體的密度；
（2）物體在水中受到的浮力是1N；
（3）物體的密度是4×10³kg/m³；
（4）鹽水的密度是1.2×10³kg/m³．

點評 本題為力學綜合題，考查了學生對密度公式、重力公式、阿基米德原理及其推導公式的掌握和運用，利用好稱重法測浮力是本題的關鍵．