Question

5．在探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，某小組同學(xué)用如圖1所示的裝置，將同一物體分別逐漸浸入到水和酒精中，為了便于操作和準(zhǔn)確收集數(shù)據(jù)，用升降臺(tái)調(diào)節(jié)溢水杯的高度來控制物體排開液體的體積．他們觀察并記錄了彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)及排開液體的體積．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在如表中．

液體種類	實(shí)驗(yàn)序號(hào)	物體重力 G物（N）	彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù) F（N）	物體受到浮力 F浮（N）	推開液體體積 V降（cm3）
水 ρ水=1.0g/cm3	1	2	1.5	0.5	50
	2		1.0	1.0	100
	3		0.5	1.5	150
酒精 ρ酒精=0.8g/cm3	4	2	1.6	0.4	50
	5		1.2	0.8	100
	6		0.8	1.2	150

（1）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、2和3（或4、5和6）可初步得出初步結(jié)論：當(dāng)液體的種類相同時(shí)，排開液體的體積越大浸在液體中的物體受到的浮力越大．
（2）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、4可初步得出結(jié)論：當(dāng)排開液體的體積相同時(shí)，液體的密度越大，浸在液體中的物體受到的浮力越大．
（3）本實(shí)驗(yàn)在探究“浮力的大小與哪些因素”有關(guān)時(shí)，選用了不同液體并進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，其目的是為了A（選填字母序號(hào)）．
 A．尋找普遍規(guī)律                 B．取平均值減小誤差
（4）實(shí)驗(yàn)中小明同學(xué)觀察到將同一個(gè)物體浸沒在密度越大的液體中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越小．于是他靈機(jī)一動(dòng)在彈簧測(cè)力計(jì)下掛一個(gè)重1.5N的物塊，如圖2甲所示；當(dāng)他把物塊浸沒在水中時(shí)，如圖2乙所示，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為0.5牛，他就在0.5牛處對(duì)應(yīng)標(biāo)上1.0g/cm³的字樣；當(dāng)他把物塊浸沒在酒精中時(shí)，如圖2丙所示，應(yīng)該在彈簧測(cè)力計(jì)刻度盤的0.7N處對(duì)應(yīng)標(biāo)上0.8g/cm³字樣，聰明的他就將圖甲所示裝置改裝成了一個(gè)能測(cè)液體密度的密度秤．該密度稱的測(cè)量范圍為0-1.5×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、2和3（或4、5和6）可知，液體的密度相同，物體浸入液體中的體積不同，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同，根據(jù)稱重法求出受到浮力的大小，即可得出結(jié)論；
（2）物體所受浮力大小與液體的密度和排開液體的體積有關(guān)，在探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制排開液體的體積不變，改變液體的密度再表格數(shù)據(jù)即可得出答案．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的可知多次實(shí)驗(yàn)的目的．
（4）根據(jù)阿基米德原理可知同一個(gè)物體浸沒在密度越大的液體中所受的浮力越大，根據(jù)稱重法可知彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化；根據(jù)阿基米德原理求出，物體在酒精中受到的浮力，根據(jù)稱重法求出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為此時(shí)在彈簧測(cè)力計(jì)刻度盤的位置．根據(jù)阿基米德原理求出液體的密度的取值范圍．

解答 解：（1）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、2和3（或4、5和6）可知，液體的密度相同，物體浸入液體中的體積越大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越小，即所受的浮力變大；故可得結(jié)論：當(dāng)液體的種類相同時(shí)，排開液體的體積越大浸在液體中的物體受到的浮力越大；
（2）在探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制排開液體的體積不變，改變液體的密度；結(jié)合表格可知1、4或者2、5或者3、6符合．
（3）在探究“浮力的大小與哪些因素”有關(guān)時(shí)，選用了不同液體并進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)的目的是減小偶然性，使實(shí)驗(yàn)得出的實(shí)驗(yàn)規(guī)律更具有普遍性，所以本實(shí)驗(yàn)的目的是尋找普遍規(guī)律，故A正確．
（4）根據(jù)F_浮=ρgV_排可知，物體浸沒時(shí)排開水的體積和本身的體積相等，所以將同一個(gè)物體浸沒在密度越大的液體中時(shí)受到的浮力變大，根據(jù)F_浮=G-F′可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越��；當(dāng)他把物塊浸沒在水中時(shí)，受到的浮力：F_浮=G-F′=1.5N-0.5N=1N，
根據(jù)阿基米德原理得：1N=ρ_水gV_排-----①
當(dāng)他把物塊浸沒在酒精中時(shí)，F(xiàn)_浮酒=ρ_酒gV_排-----②
兩者排開液體的體積相等，①②兩式相比可得：F_浮酒=0.8N，此時(shí)應(yīng)標(biāo)在彈簧測(cè)力計(jì)的1.5N-0.8N=0.7N處．
由表格中的數(shù)據(jù)可知：甲的物塊的重力為G，設(shè)物塊的體積為V；物體全部浸入液體中時(shí)受到的浮力為：F_浮=G-F′=ρ_液gV_排=ρ_液gV；
彈簧測(cè)力計(jì)的最大示數(shù)為2N，則：此時(shí)物體受到的浮力為0，液體的密度為0；
彈簧測(cè)力計(jì)的最大示數(shù)為0N，此時(shí)液體的密度最大，物塊處于懸浮狀態(tài)，則F_浮=G=ρ_液gV；即：ρ_物塊gV=ρ_液gV，ρ_物塊=ρ_液，故密度稱的測(cè)量范圍為0-ρ_物塊．
物塊受到的浮力為F_浮=1.5N-0.5N=1N；
物塊的體積等于其排開的液體的體積，根據(jù)阿基米德原理可知：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³；
則物體的密度為：ρ_物塊=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{1.5N}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=1.5×10³kg/m³．
故答案為：（1）當(dāng)液體的種類相同時(shí)，排開液體的體積越大浸在液體中的物體受到的浮力越大；（2）1、4；（3）A；（4）0.7；0-1.5×10³kg/m³．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查學(xué)生控制變量法的應(yīng)用和圖象的分析能力．探究浮力的大小是否與液體密度的關(guān)系要保證物體排開液體體積一定；要探究浮力的大小與物體排開液體體積的關(guān)系要保證液體的密度一定．