Question

【題目】小明在探究“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(xiàn)等．

（1）小明進(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 N；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

（2）在實(shí)驗(yàn)步驟B中銅塊所受浮力F浮= N．

（3）分析實(shí)驗(yàn)步驟A、B、C、D，可以說(shuō)明浮力大小跟 有關(guān)；分析實(shí)驗(yàn)步驟A、E、F，可以說(shuō)明浮力大小跟 有關(guān)．

（4）小明用表格中的數(shù)據(jù)算出了某種液體的密度是 kg/m3（結(jié)果保留一位小數(shù)），還算出了步驟B中銅塊下表面受到水的壓強(qiáng)是 Pa，并發(fā)現(xiàn)步驟B、C、D中銅塊下表面受到水的壓強(qiáng)隨著深度的增加逐漸 （選填“增大”或“減小”）．

（5）小明在步驟B的基礎(chǔ)上繼續(xù)探究：保持銅塊下表面所處的位置不變，把彈簧測(cè)力計(jì)的拉環(huán)固定在鐵架臺(tái)上，緩慢向燒杯內(nèi)加水，發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸 （選填“增大”或“減小”）；當(dāng)所加水使銅塊剛好浸沒(méi)時(shí)（水未溢出），燒杯底部受到水的壓強(qiáng)增加了 Pa．（已知在一定范圍內(nèi)，彈簧受到的拉力每減少0.1N，彈簧的長(zhǎng)度就縮短0.1cm）

Answer 1

【答案】（1）2.7；

（2）0.1；

（3）排開(kāi)液體的體積；排開(kāi)液體的密度；

（4）1.3×103，200；增大；

（5）減小，420．

【解析】

試題分析：（1）認(rèn)清彈簧測(cè)力計(jì)的分度值讀數(shù)；

（2）由彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，根據(jù)“稱(chēng)重法”算出物體受到的浮力；

（3）根據(jù)控制變量法，找出不變的量和變化的量，研究浮力與變化量之間的關(guān)系；

（4）在步驟D（或E）和F中，根據(jù)銅塊排開(kāi)液體的體積不變（等于自身的體積）列方程，求出液體的密度；由浮力產(chǎn)生的原因，求步驟B中銅塊下表面受到水的壓強(qiáng)；根據(jù)pB=討論銅塊下表面受到水的壓強(qiáng)變化；

（5）緩慢向燒杯內(nèi)加水，銅塊受到的浮力增大，由此判斷彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)的變化；求出銅塊剛好浸沒(méi)時(shí)，其上升的高度，從而確定水面上升的高度，根據(jù)△p=ρ水g△h求出增加的壓強(qiáng)．

解：（1）測(cè)力計(jì)的分度值為0.1N，由指針位置可知，A步驟所示彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.7N；

（2）由銅塊的重力和表中對(duì)應(yīng)的示數(shù)，在實(shí)驗(yàn)步驟中B中銅塊所受浮力F浮=G﹣F=2.7N﹣2.6N=0.1N；

（3）實(shí)驗(yàn)步驟由B到步驟D，排開(kāi)液體的密度不變，銅塊浸入水的體積越來(lái)越大，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F越來(lái)越小，由F浮=G﹣F，則物體受到的浮力越來(lái)越大，說(shuō)明浮力大小與物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)；

分析實(shí)驗(yàn)步驟A、E、F，圓柱體排開(kāi)液體的體積都等于物體的體積，保持不變，而排開(kāi)液體的密度不同，由表中對(duì)應(yīng)的彈簧測(cè)力計(jì)的不同示數(shù)，受到浮力大小不同，因此，可以說(shuō)明浮力大小跟排開(kāi)液體的體積有關(guān)；

（4）在步驟E、F中，銅塊受到的浮力分別為F浮水=2.7N﹣2.4N=0.3N、F浮液=2.7N﹣2.3N=0.4N，銅塊排開(kāi)液體的體積等于其本身的體積，故V排水=V排液，根據(jù)阿基米德原理有：

=，ρ液=×ρ水=×103kg/m3=1.3×103kg/m3；

根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因，F(xiàn)浮B=F向上﹣0=pBS，步驟B中銅塊下表面受到水的壓強(qiáng)

pB===200Pa；

步驟B、C、D中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減小，浮力逐漸增大，銅塊下表面受到的壓強(qiáng)pB=隨著深度的增加逐漸增大；

（5）在步驟B中，銅塊浸入水中的深度hB===0.02m=2cm，緩慢向杯內(nèi)加水，銅塊受到的浮力逐漸增大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減��；當(dāng)所加水使銅塊剛好浸沒(méi)時(shí)（水未溢出），所加水的深度，

h=6cm﹣2cm=4cm=0.04m，因此時(shí)排開(kāi)水的體積為原來(lái)的2倍，浮力為原來(lái)的2倍，

故F′浮=2×0.1N=0.2N，由于彈簧受到的拉力每減少0.1N，彈簧的長(zhǎng)度就縮短0.1cm，

故彈簧縮短了2×0.1cm=0.2cm=0.02m，即銅塊上升的高度h升=0.2cm=2×10﹣3m，

故還應(yīng)再加2×10﹣3m深的水，所以，增加的水的深度共計(jì)△h=0.04m+2×10﹣3m=4.2×10﹣2m，

故燒杯底部受到水的壓強(qiáng)增加了：△p=ρ水g△h=103kg/m3×10N/kg×4.2×10﹣2m=420Pa．

故答案為：（1）2.7；

（2）0.1；

（3）排開(kāi)液體的體積；排開(kāi)液體的密度；

（4）1.3×103，200；增大；

（5）減小，420．