Question

12．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(lái)控制物體排開(kāi)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(kāi)液體的體積．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中．

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�。∟）	排開(kāi)液體體積V排（cm3）
水 ρ水=1.0g/cm3	1	2	1.5		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）分析表中數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)所用物體的重力為2N，第一次實(shí)驗(yàn)中物體所受的浮力F_浮=0.5N；
（2）分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、2和3（或4、5和6）可初步得出結(jié)論：當(dāng)液體的種類相同時(shí)，排開(kāi)液體的體積越大，浸在液體中的物體受到的浮力越大；分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1、4或者2、5或者3、6，可初步得出結(jié)論：當(dāng)排開(kāi)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）請(qǐng)你計(jì)算出第一次實(shí)驗(yàn)中物體排開(kāi)水受到的重力G_排=0.5N．通過(guò)比較每次實(shí)驗(yàn)中物體受到的浮力和它排開(kāi)液體的重力的關(guān)系，還可以驗(yàn)證阿基米德原理；
（4）實(shí)驗(yàn)中小明同學(xué)觀察到將同一個(gè)物體浸沒(méi)在密度越大的液體中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越��；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(méi)在水中時(shí)，如圖2乙所示，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為0.5N，他就在0.5N處對(duì)應(yīng)標(biāo)上1.0g/cm³的字樣；當(dāng)他把物塊浸沒(méi)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．

Answer 1

分析 （1）由表格可知物體的重力，根據(jù)稱重法求出第一次實(shí)驗(yàn)中物體所受的浮力；
（2）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(kāi)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(kāi)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)m=ρV和G=mg求出物體排開(kāi)水受到的重力，比較排開(kāi)水的重力和受到的浮力即可驗(yàn)證阿基米德原理．
（4）根據(jù)阿基米德原理可知同一個(gè)物體浸沒(méi)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．

解答 解：
（1）分析表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)所用物體的重力為2N；
第一次實(shí)驗(yàn)中物體所受的浮力F_浮=G-F′=2N-1.5N=0.5N．
（2）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(kāi)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(kāi)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）第一次實(shí)驗(yàn)中物體排開(kāi)水受到的重力：
G_排=m_排g=ρV_排g=1.0×10³kg/m³×50×10^-6m³×10N/kg=0.5N，
因F_浮=G_排=0.5N，所以可以驗(yàn)證阿基米德原理．
（4）根據(jù)F_浮=ρgV_排可知，物體浸沒(méi)時(shí)排開(kāi)水的體積和本身的體積相等，所以將同一個(gè)物體浸沒(méi)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(méi)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(méi)在酒精中時(shí)，
F_浮酒=ρ_酒gV_排-----②
因?yàn)閮烧吲砰_(kāi)液體的體積相等，
所以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．
故答案為：（1）2；0.5N；（2）越大；1、4或者2、5或者3、6；（3）0.5；阿基米德；（4）小；0.7．

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(kāi)液體體積一定；要探究浮力的大小與物體排開(kāi)液體體積的關(guān)系要保證液體的密度一定．