Question

18．如圖甲是“探究浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)過程示意圖．

（1）實(shí)驗(yàn)步驟C和D可以探究浮力大小與排開的液體體積的關(guān)系，物塊浸沒在水中時(shí)受到的浮力F_浮為1.2  N，物塊排開的水所受重力G_排為1.2N，比較F_浮與G_排，可以得到浮力的大小跟物體排開的水所受重力的關(guān)系．
（2）圖乙是物塊緩慢浸入水中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F隨浸入深度h變化的關(guān)系圖象．分析圖象，可發(fā)現(xiàn)：
①物塊浸沒前，物塊排開的液體體積越大，物塊所受的浮力越大；
②物塊浸沒后，所受的浮力大小與浸沒的深度無關(guān)．
（3）此物塊的密度是2.5×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）分析幾步實(shí)驗(yàn)的相同因素和不同因素，就可知道這幾步是探究哪個(gè)因素對(duì)浮力的影響；
根據(jù)稱重法F_浮=G-F'即可求出浮力；根據(jù)G_排=G_總-G_桶求出物塊排開水的重力；
（2）①根據(jù)圖乙分析，浸沒前，物塊浸入的越深，即排開水的體積越大，根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨深度的變化即可得出結(jié)論；
②由圖象可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)有一段隨h的增大而不變，可總結(jié)出物塊所受浮力與深度的關(guān)系；
（3）利用稱重法F_浮=G-F'可計(jì)算出浸沒時(shí)物塊所受的浮力，由阿基米德原理的變形公式V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$求出排開液體的體積，
再利用m_物=$\frac{G}{g}$求出物塊的質(zhì)量，最后利用密度公式ρ=$\frac{m}{V}$求出物塊的密度．

解答 解：（1）C、D兩實(shí)驗(yàn)步驟中，物塊排開水的體積不同，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同，說明物塊受到的浮力也不同，
故實(shí)驗(yàn)步驟C和D可以探究浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān)．
步驟B和D可以測(cè)出物塊浸沒在水中時(shí)受到的浮力F_浮=G-F'=3N-1.8N=1.2N．
步驟A和E可以測(cè)出物塊排開的水所受重力G_排=G_總-G_桶=2.2N-1N=1.2N．
（2）①物體未浸入水中時(shí)h=0，從圖乙可讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體的重力G=3N．在未完全浸入時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減小，則浮力逐漸增大，
所以物塊浸沒前，物塊排開的液體體積越大，物塊所受的浮力越大．
②由圖可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)有一段隨h的增大而不變（浸沒后），所以浸沒在液體中的物體所受浮力大小與它所處深度無關(guān)．
（3）由圖象知，物塊浸沒時(shí)所受的浮力F_浮=G-F'=3N-1.8N=1.2N，
由阿基米德原理F_浮=ρ_液V_排g得，
物塊排開水的體積V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，
物塊浸沒時(shí)，V物=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，
由G=mg得，
物塊的質(zhì)量m_物=$\frac{G}{g}$，
則此物塊的密度ρ_物=$\frac{{m}_{物}}{{V}_{物}}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G{ρ}_{水}}{{F}_{浮}}$=$\frac{3N×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{1.2N}$=2.5×10³kg/m³．
故答案為：（1）排開的液體體積；1.2；1.2；（2）①物塊排開的液體體積越大；②浸沒的深度；（3）2.5×10³．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究浮力大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，涉及到了重力、質(zhì)量、密度、受力分析、阿基米德原理等知識(shí)點(diǎn)，考查學(xué)生結(jié)合圖象對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合分析的能力，屬于中等題．