Question

11．做“探究浮力的大小跟什么因素有關(guān)”的實驗時，小強組內(nèi)同學(xué)利用彈簧測力計、鐵塊、水（已知密度為ρ_水=1.0×10³kg/m³）、牛奶、燒杯、細線等實驗器材合作完成下面的實驗．如圖所示：

（1）分析比較實驗序號①、②、③可知，彈簧測力計的示數(shù)逐漸變�。ㄌ睢白兇蟆薄白冃　被颉安蛔儭保�．
（2）由實驗序號③、④可探究，浮力的大小與液體密度有關(guān)．
（3）通過實驗，他們發(fā)現(xiàn)利用這些器材還可以測出牛奶的密度，實驗步驟如下，請你將實驗步驟補充完整．
①用細線拴住鐵塊掛在彈簧測力計下，測出鐵塊的重力為G；
②將掛在彈簧測力計下的鐵塊浸沒在水中，記錄測力計示數(shù)為F₁
③將掛在彈簧測力計下的鐵塊從水中取出擦干，再將鐵塊浸沒在牛奶中，記下彈簧測力計的示數(shù)F₂；
④計算牛奶密度數(shù)學(xué)表達式為ρ_牛奶=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$•ρ_水（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）由稱重法測浮力可知，彈簧測力計的拉力F=G-F_浮；
（2）由阿基米德原理可知，探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系，應(yīng)控制排開液體體積相同；
（3）分別測出在水和牛奶中彈簧測力計的示數(shù)后，用稱重法表示出浮力的大小，由于排開液體體積相同，故再結(jié)合阿基米德原理可得到牛奶的密度．

解答 解：
（1）彈簧測力計的拉力F=G-F_浮；如圖所示，③圖中排開水的體積大于②圖，由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知，③圖中F_浮大，故③圖中彈簧測力計的示數(shù)��；
（2）由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知，探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系，應(yīng)控制排開液體體積相同，③、④兩圖符合題意；
（3）②將鐵塊浸沒在水中，用彈簧測力計測出鐵塊在水中的示數(shù)，記下彈簧測力計的示數(shù)F₁；
③將掛在彈簧測力計下的鐵塊從水中取出擦干，再將鐵塊浸沒在牛奶中，用彈簧測力計測出鐵塊在牛奶中的示數(shù)，記下彈簧測力計的示數(shù)F₂；
④由稱重法測浮力和阿基米德原理可知，鐵塊在水中的浮力F_水=G-F₁=ρ_水gV_排，故排開水的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-{F}_{1}}{{ρ}_{水}g}$；
鐵塊在牛奶中的浮力F_牛奶=G-F₂=ρ_牛奶gV_排，故排開牛奶的體積：
V_排=$\frac{G-{F}_{2}}{{ρ}_{牛奶}g}$；
因為鐵塊先后浸沒在水和牛奶中，即排開水的體積和排開牛奶的體積相等，即
$\frac{G-{F}_{1}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-{F}_{2}}{{ρ}_{牛奶}g}$，故
ρ_牛奶=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$•ρ_水．
故答案為：（1）變小；（2）③、④；（3）②浸沒；③牛奶；④$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$•ρ_水．

點評 本題是探究影響浮力大小的因素實驗，稱重法表達式的運用、阿基米德原理、控制變量法的運用是本實驗操作和分析的關(guān)鍵．