Question

20．小明用彈簧測(cè)力計(jì)、圓柱體、兩個(gè)相同的容器，分別裝有一定量的水和鹽水，對(duì)浸在液體中的物體所受的浮力進(jìn)行了探究，其裝置和彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示．

（1）讀數(shù)時(shí)應(yīng)使圓柱體處于靜止?fàn)顟B(tài)．
（2）分析圖甲、乙、丙，說明浮力 的大小與物體排開液體的體積有關(guān)．
（3）為了探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關(guān)系，可選擇丙、丁兩圖進(jìn)行對(duì)比觀察．
（4）分析丁、戊兩圖，說明浮力的大小與液體的密度有關(guān)．
（5）在小明實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出鹽水的密度為1.1×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，物體在拉力、浮力重力作用下平衡，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才等于重力減浮力；
（2）分析甲、乙、丙中相同的量和不同的量，利用控制變量法得出結(jié)論；
（3）探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關(guān)系，應(yīng)控制物體排開液體的體積和液體的密度不變，改變浸沒的深度不同；
（4）分析丁、戊兩圖中相同的量和不同的量，利用控制變量法得出結(jié)論；
（5）由圖甲可知物體的重力，由丁、戊兩圖可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，根據(jù)稱重法求出物體在水和鹽水中受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理分別表示出物體排開液體的體積，根據(jù)物體排開液體的體積相等得出等式即可求出鹽水的密度．

解答 解：（1）當(dāng)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，物體在拉力、重力作用下處于平衡，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于重力（物體在拉力、浮力、重力作用下平衡，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于重力減浮力），便于準(zhǔn)確讀數(shù)；
（2）由圖甲、乙、丙可知，物體排開水的體積不同，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同，物體受到的浮力不變，說明浮力 的大小與物體排開液體的體積有關(guān)；
（3）探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關(guān)系，應(yīng)控制物體排開液體的體積和液體的密度不變，改變浸沒的深度不同，丙、丁兩圖符合；
（4）由丁、戊兩圖可知，物體排開液體的體積不變，液體的密度不變，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，受到的浮力不變，說明浮力的大小與液體的密度有關(guān)；
（5）由圖甲可知物體的重力G=5N，由圖丁可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F′=1N，由圖戊可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F″=0.6N，
則物體在水中受到的浮力F_浮=G-F′=5N-1N=4N，物體在鹽水中受到的浮力F_浮′=G-F″=5N-0.6N=4.4N，
因物體浸沒時(shí)排開液體的體積和自身的體積相等，
所以，由F_浮=ρgV_排可得：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{鹽水}g}$，
則鹽水的密度ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}′}{{F}_{浮}}$ρ_水=$\frac{4.4N}{4N}$×1.0×10³kg/m³=1.1×10³kg/m³．
故答案為：
（1）靜止；
（2）物體排開液體的體積；
（3）丙、丁；
（4）液體的密度；
（5）1.1×10³．

點(diǎn)評(píng) 本題探究影響浮力大小的因素，涉及到二力平衡的條件、阿基米德原理、稱重法、測(cè)液體的密度等，會(huì)根據(jù)控制變量法分析實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論是關(guān)鍵．