Question

1．某同學(xué)把重力為4.40牛、體積為V米³的圓柱體掛在彈簧秤的下端，分別測(cè)量圓柱體在水和酒精中所受的浮力，下表記錄了有關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．（ρ_酒精=0.8×10³千克/米³）

液體的種類	實(shí)驗(yàn)序號(hào)	圓柱體排開(kāi)液體的體積（米3）	彈簧秤示數(shù)（牛）	圓柱體所受浮力（牛）
水	1	$\frac{2}{5}$V	2.44	1.96
	2	$\frac{3}{5}$V	1.46	2.94
	3	$\frac{4}{5}$V	0.48	3.92
	4	$\frac{9}{10}$V	0
酒精	5	$\frac{2}{5}$V	2.84	1.56
	6	$\frac{3}{5}$V	2.06	2.34
	7	$\frac{4}{5}$V	1.28	3.12
	8	$\frac{9}{10}$V	0

（1）分析比較表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)1或5或（2與6）或（3或7），可以得出的結(jié)論是：物體所受的浮力與排開(kāi)的液體密度有關(guān)；
（2）分析比較表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)1與2或3（或5與6或7），可以得出的結(jié)論是：浸在同種液體中的物體，排開(kāi)液體的體積越大，所受的浮力也越大，且所受浮力與物體排開(kāi)液體的體積成正比；
（3）試分析實(shí)驗(yàn)序號(hào)4的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生的彈簧秤示數(shù)為零的原因（彈簧秤完好）可能是圓柱體漂浮在水面上；
（4）試分析實(shí)驗(yàn)序號(hào)8的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生的彈簧秤示數(shù)為零的原因（彈簧秤完好）可能是圓柱體沉底．

Answer 1

分析 （1）浸在液體中的物體受到浮力的作用，浮力的大小等于排開(kāi)的液體受到的重力，浮力大小與液體密度和排開(kāi)液體的體積有關(guān)．
實(shí)驗(yàn)序號(hào)1與5或（2與6）或（3與7）中，圓柱體排開(kāi)液體的體積相同，排開(kāi)的液體的密度不同，所受的浮力不同．
（2）研究探究浮力的大小與物體排開(kāi)液體體積的關(guān)系時(shí)必須控制液體密度不變，改變排開(kāi)液體體積．
（3）利用實(shí)驗(yàn)序號(hào)1或2或3中數(shù)據(jù)，求出物體的密度，與水的密度進(jìn)行比較，先判斷出物體的浮沉情況，即可判斷簧秤的示數(shù)為0的原因，同時(shí)可計(jì)算出實(shí)驗(yàn)序號(hào)4中空的數(shù)據(jù)．
（4）在（3）的基礎(chǔ)上判斷出物體在酒精中的浮沉情況，即可判斷簧秤的示數(shù)為0的原因，同時(shí)可計(jì)算出實(shí)驗(yàn)序號(hào)8中空的數(shù)據(jù)．

解答 解：（1）比較表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)1與5或（2與6）或（3與7），可知在物體排開(kāi)液體體積相同的情況下，排開(kāi)的液體密度不同，所受的浮力不同，可得物體所受的浮力與液體的密度有關(guān)．
（2）實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、2、3（或5、6、7）中液體相同，隨著排開(kāi)液體的體積增大，所受的浮力成正比增大，能說(shuō)明浸在同種液體中的物體，排開(kāi)液體的體積越大，所受的浮力也越大，且所受浮力與物體排開(kāi)液體的體積成正比．
（3）實(shí)驗(yàn)序號(hào)1中圓柱體排開(kāi)液體的體積為$\frac{2}{5}$V，所受的浮力為1.96N，
根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排得，
1.96N=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×$\frac{2}{5}$V，
解得：V=5×10^-4m³，
所以圓柱體的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{4.40N}{9.8N/kg×5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$≈0.898×10³kg/m³，
圓柱體的密度ρ小于水的密度，所以實(shí)驗(yàn)序號(hào)4的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生彈簧秤示數(shù)為零的原因是物體漂浮在水面上．
圓柱體漂浮時(shí)所受的浮力F_浮=G=4.40N．
（4）圓柱體的密度ρ大于酒精的密度，所以實(shí)驗(yàn)序號(hào)4的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生彈簧秤示數(shù)為零的原因是物體沉在底上．
故答案為：（1）物體所受的浮力與排開(kāi)的液體密度有關(guān)．（2）1與2或3（或5與6或7）．（3）圓柱體漂浮在水面上．（4）圓柱體沉底．

點(diǎn)評(píng) 這道題目綜合考查學(xué)生對(duì)浮力相關(guān)知識(shí)的綜合應(yīng)用，要將浮力計(jì)算的幾種公式牢牢記住并會(huì)靈活應(yīng)用．