Question

19．小明同學在探究影響浮力大小的因素時，做了如圖所示的實驗．請你根據(jù)小明的實驗探究回答下列問題．

（1）在圖A中，用細線系住物塊A掛在彈簧測力計下，物塊A受到重力和彈簧秤對它的拉力作用．由圖可知物塊A的重力是8N．
（2）在C與E兩圖中，保持了排開液體的體積不變，研究浮力與液體密度的關系；根據(jù)A與E兩圖所標的實驗數(shù)據(jù)，利用公式F_浮=G-F_拉可求物體浸沒在鹽水中所受的浮力為2.4N．
（3）小明對ABCD四個步驟進行了觀察研究，發(fā)現(xiàn)浮力的大小有時與深度有關，有時與深度又無關．對此正確的解釋是浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關．
（4）在小明實驗的基礎上，根據(jù)有關實驗數(shù)據(jù)，可以計算出鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）物體A處于靜止狀態(tài)，在空氣中受到的拉力和重力是一對平衡力，據(jù)此可知物體的重力等于彈簧秤的拉力，由彈簧秤示數(shù)可知物體的重力；
（2）掌握影響浮力大小的因素，判斷兩圖中改變的量和不變的量，得出影響浮力的因素；根據(jù)F_浮=G-F計算出在水中和鹽水中受到的浮力；
（3）根據(jù)公式F_浮=ρ_液gV_排分析浮力與V排的關系；
（4）根據(jù)在水中和在鹽水中排開液體的體積相等列出關系式求出鹽水的密度；或根據(jù)V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$計算出物體的體積，根據(jù)ρ_液=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$計算出鹽水的密度．

解答 解：（1）圖A中，物體A受到重力和彈簧秤對它的拉力作用，處于靜止狀態(tài)，二力是一對平衡力，大小相等；由彈簧秤示數(shù)可知，物體A的重力G=F_拉=8N；
（2）C與E兩圖，排開液體的體積不變，液體的密度不同，所以是研究浮力與液體密度的關系；
由A圖知，物體的重力為8N，由E圖知，物體浸沒在鹽水中時彈簧秤的拉力為5.6N，F(xiàn)_浮=G-F_拉=8N-5.6N=2.4N，所以在鹽水中受到的浮力為2.4N；
（3）由F_浮=ρ_液gV_排得，浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關；
（4）由AD知，浸沒在水中時的浮力F_浮=8N-6N-2N；
由題意知，在水和鹽水中排開液體的體積相等，則：$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{{ρ}_{鹽水}g}$，
代入數(shù)據(jù)得：$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=$\frac{2.4N}{{ρ}_{鹽水}×10N/kg}$，
解得：ρ_鹽水=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）彈簧秤；8；（2）液體密度；F_浮=G-F_拉；2.4；（3）增大； 無關；（4）1.2×10³．

點評 此題是探究影響浮力大小的因素實驗，考查了影響浮力的因素及控制變量法的應用，同時考查了有關浮力公式的應用，在（3）中確定V_排相等是解決此題的關鍵．