Question

13．王銳在實驗室用彈簧測力計、圓柱體、兩個相同的圓柱形容器，分別裝有一定量的水和 鹽水，對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究，其裝置和彈簧測力計示數(shù)如圖1所示．
（1）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)．
（2）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，可選用丙、丁圖的裝置來進行操作．
（3）圓柱體浸沒在水中時受到的浮力是4N．圓柱體的體積是4×10^-4m³ （g取 l0N/kg）
（4）用如圖示實驗數(shù)據(jù)測出鹽水的密度是1.1×10³kg/m³．
（5）王銳在實驗室探究利用特殊方法測物體密度．如圖2，現(xiàn)有水、量筒、小木塊和大頭針（小木塊密度比水的密度小，且能放入量筒中），請利用上述器材，設(shè)計實驗測量出小木塊的密度，并利用測量的物理量和相關(guān)量寫出小木塊密度的表達式．
步驟：①往量筒中注入適量的水，記下量筒的讀數(shù)V₁；；②將木塊漂浮在水中，記下量筒的讀數(shù)V₂；③用大頭針將木塊浸沒水中，記下量筒的讀數(shù)V₃．
密度表達式：ρ=$\frac{{（V}_{2}-{V}_{1}）{ρ}_{水}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）分析圖示實驗，根據(jù)實驗控制的變量與實驗現(xiàn)象得出實驗結(jié)論．
（2）探究浮力與物體浸入液體深度的關(guān)系，應(yīng)控制液體密度與物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，分析圖示實驗，然后答題．
（3）物體的重力與測力計拉力之差是物體受到的浮力，根據(jù)浮力公式求出物體的體積．
（4）根據(jù)浮力公式求出鹽水的密度．
（5）根據(jù)漂浮時浮力與重力相等的特點，間接測出木塊的重力，便可得其質(zhì)量；
利用大頭針將木塊按入水中，使木塊完全浸沒，測出小木塊的體積，由密度公式求出其密度．

解答 解：（1）由圖甲、乙、丙所示實驗可知，物體排開液體的密度相同而排開液體的體積不同，物體受到的浮力不同，由此可知，浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)．
（2）探究浮力與物體浸入液體深度的關(guān)系，應(yīng)控制液體密度與物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，由圖示實驗可知，圖丙、丁所示實驗中物體排開液體的密度、物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，可以選用圖丙、丁所示實驗探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關(guān)系．
（3）由圖甲、丙所示實驗可知，圓柱體浸沒在水中時受到的浮力：F_浮=G-F=5N-1N=4N；
浮力：F_浮=ρ_水gV_排，圓柱體的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
（4）由圖甲、戊所示實驗可知，圓柱體浸沒在鹽水中所受浮力：F_浮鹽水=G-F′=5N-0.6N=4.4N，
浮力F_浮鹽水=ρ_鹽水gV_排，鹽水的密度：ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{4.4N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³；
（5）步驟：①往量筒中注入適量的水，記下量筒的讀數(shù)V₁；
②將木塊漂浮在水中，記下量筒的讀數(shù)V₂；
③用大頭針將木塊浸沒水中，記下量筒的讀數(shù)V₃．
表達式：由①②知，木塊的重力G=F_浮=ρ_水g（V₂-V₁）；
則m=$\frac{G}{g}$=$\frac{{ρ}_{水}g（{V}_{2}-{V}_{1}）}{g}$=ρ_水（V₂-V₁）；
木塊的體積V=V₃-V₁；
則：ρ_木=$\frac{m}{V}$=$\frac{{（V}_{2}-{V}_{1}）{ρ}_{水}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$．
故答案為：（1）物體排開液體的體積；（2）丙、��；（3）4；4×10^-4；（4）1.1×10³；（5）往量筒中注入適量的水，記下量筒的讀數(shù)V₁；將木塊漂浮在水中，記下量筒的讀數(shù)V₂；用大頭針將木塊浸沒水中，記下量筒的讀數(shù)V₃；$\frac{{（V}_{2}-{V}_{1}）{ρ}_{水}}{{V}_{3}-{V}_{1}}$．

點評 本題考查了探究影響浮力大小因素實驗、求物體的體積與密度問題，要掌握稱重法測浮力的方法、應(yīng)用浮力公式即可解題，應(yīng)用控制變量法是正確解題的關(guān)鍵．