Question

3．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在探究“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，將圓柱體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，當(dāng)圓柱體下表面與水面相平時(shí)，圓柱體開(kāi)始緩慢下降（整個(gè)過(guò)程水未溢出），根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制出如圖所示的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與圓柱體下表面沒(méi)入水中的深度h的關(guān)系圖象，則：
（1）圓柱體的重力為6N．
（2）圓柱體浸沒(méi)在水中時(shí)所受浮力為4N．
（3）圖象中AB（選填“AB”或“BC”）段表明物體所受浮力的大小隨其排開(kāi)液體的體積的改變而改變．
（4）圓柱體由h₁到h₂的過(guò)程中，所受浮力不變；其上下表面所受水的壓強(qiáng)差不變（均選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（5）圓柱體的密度為1.5×10³kg/m³．
（6）實(shí)驗(yàn)小組又選用其它液體進(jìn)一步探究，發(fā)現(xiàn)圓柱體浸沒(méi)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與在水中浸沒(méi)時(shí)不同，說(shuō)明浮力的大小還與液體密度有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖a得出圓柱體的重力大小，然后根據(jù)公式G=mg求出圓柱體的質(zhì)量；
（2）由圖c及a根據(jù)F_浮=G-F得出所受浮力的大�。�
（3）比較圖中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化，得出浮力大小與物體排開(kāi)液體體積的關(guān)系；
（4）根據(jù)浮力大小與排開(kāi)液體體積的關(guān)系得出結(jié)論；
（5）縱坐標(biāo)表示彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F，橫坐標(biāo)表示物體浸入液體的深度h．深度為0時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F為6N，即為物體沒(méi)有浸入液體中時(shí)的示數(shù)，物體的重力G可知；當(dāng)物體完全浸沒(méi)時(shí)即BC段，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F不變，由F_浮=G-F_示知，物體受到的浮力大小不變，可知這個(gè)過(guò)程中物體浸沒(méi)在水中，根據(jù)阿基米德原理可求物體排開(kāi)液體的體積，即物體的體積，物體的密度可求；
（6）排開(kāi)液體的體積相同，液體密度不同，由控制變量法得出浮力的大小與液體密度的關(guān)系．

解答 （1）由圖示可知，h=0時(shí)，彈簧秤的示數(shù)就是重力，G=6N；
（2）由圖橫坐標(biāo)原點(diǎn)、h_1h知，圓柱體浸沒(méi)在水中后所受浮力F_浮=G-F=6N-2N=4N；
（3）由圖AB段及題意可知，液體的密度相同，排開(kāi)液體的體積不同，測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同，由稱(chēng)重法知浮力也不同，可知浸在同一種液體中的物體受到浮力的大小跟物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)；
（4）由圖可知，圓柱體由h₁到h₂的過(guò)程中，圓柱體完全浸沒(méi)，下沉過(guò)程中，測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，即物體所受浮力不隨深度改變，物體上下表面的壓力差就是浮力；
（5）由圖可知知，沒(méi)有浸入水時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體的重力，G=6N；圖中的水平線即BC段表示物體浸沒(méi)在水中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，物體浸沒(méi)時(shí)受到的浮力F_浮全=G-F_全示=6N-2N=4N，根據(jù)阿基米德原理，V_排水=$\frac{{F}_{浮全}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³，因物體浸沒(méi)在水中，故V_物=V_排水=4×10^-4m³，物體的密度ρ_物=$\frac{G}{g{V}_{物}}$=$\frac{6N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.5×10³kg/m³．
（6）實(shí)驗(yàn)小組又選用其它液體進(jìn)一步探究，發(fā)現(xiàn)圓柱體浸沒(méi)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與在水中浸沒(méi)時(shí)不同，控制排開(kāi)液體的體積相同，改變排開(kāi)液體的密度不同，物體所受的浮力不同，說(shuō)明浮力的大小與液體的密度有關(guān)．
故答案為：（1）6；（2）4：（3）AB；（4）不變、不變：（5）1.5×10³；（6）液體密度．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究影響浮力大小的因素實(shí)驗(yàn)，考查了影響浮力的因素及控制變量法的應(yīng)用，同時(shí)考查了利用有關(guān)浮力公式求密度，是一道常見(jiàn)題．