Question

20．某物理社團(tuán)在探究影響浮力大小的實(shí)驗(yàn)中將同一物體分別按如圖所示的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
（1）物體所受重力為4N．
（2）物體浸沒在水中受到的浮力1N．
（3）通過比較B、C、D三幅圖，物理社團(tuán)得出：浮力的大小與浸在液體中深度有關(guān)的結(jié)論，對(duì)此結(jié)論你認(rèn)為是錯(cuò)誤（”正確“或”錯(cuò)誤“）的．理由是過程不完整，沒有探究物體浸沒后受到浮力與深度的關(guān)系．
（4）根據(jù)已有條件，請(qǐng)你求出E圖中彈簧秤的示數(shù)是3.2N（g取10N/kg，ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)指針位置即可讀數(shù)；
（2）物體在水中受到的浮力大小等于在空氣中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減去浸沒在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；
（3）B、C、D三幅圖，深度變化的同時(shí)，排開液體的體積也在變化．應(yīng)用控制變量法．
（4）結(jié)合在水中所受浮力可求得浸沒時(shí)物體排開水的體積，即為物體體積，再利用F_浮=ρgV_排．可求得物體在酒精中受到的浮力，
浸沒在酒精中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于重力減去物體在酒精中受到的浮力．

解答 解：（1）由A圖可知，物體所受重力為4N；
（2）物體在空氣中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)4N，全部浸沒在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3N，則物體浸沒在水中受到的浮力：F_浮水=G-F=4N-3N=1N；
（3）通過比較B、C、D三幅圖，物理社團(tuán)得出的結(jié)論是不對(duì)的；物體沒有浸沒時(shí)，深度變化的同時(shí)，排開液體的體積也在變化，浮力發(fā)生變化；實(shí)驗(yàn)過程不完整，還應(yīng)該將物體完全浸沒后，再探究浮力與深度是否有關(guān)．
（4）由F_浮=ρgV_排可得，物體浸沒時(shí)排開水的體積
V_排水=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
E圖中物體浸沒在酒精中，所以V_排酒精=V_排水=1×10^-4m³，
物體浸沒在酒精中受到的浮力：
F_浮酒精=ρ_酒精gV_排酒精=0.8×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-4m³=0.8N，
則E圖中彈簧秤的示數(shù)：F_示=G-F_浮酒精=4N-0.8N=3.2N．
故答案為：（1）4；（2）1；（3）錯(cuò)誤；過程不完整，沒有探究物體浸沒后受到浮力與深度的關(guān)系；（4）3.2．

點(diǎn)評(píng) 浸在液體中的物體受到浮力的作用，浮力的大小等于排開的液體受到的重力，浮力大小與液體密度和排開液體的體積有關(guān)，與物體在液體中浸沒的深度無關(guān)，本題考查了影響浮力大小的因素及阿基米德原理的應(yīng)用，考查全面，應(yīng)用性強(qiáng)．