Question

12．小明和同學(xué)們?cè)谔骄俊案×Υ笮「�哪些因素有關(guān)”時(shí)，操作如下：
（1）如圖甲所示小明把一個(gè)飲料罐緩慢投入水中，感覺(jué)用力越來(lái)越大，由此猜想浮力大小可能與排開(kāi)水的體積有關(guān)，于是他設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)步聚，通過(guò)比較乙圖中的b、c或b、d（選填“a、b、c、d、e”）兩圖可以驗(yàn)證猜想是否正確；
（2）小明通過(guò)觀察b、e兩圖，得出了“浮力的大小與液體密度有關(guān)”的結(jié)論，這樣做是否合理不合理，請(qǐng)你說(shuō)出理由沒(méi)有控制物體排開(kāi)液體的體積一定．
（3）根據(jù)題中的測(cè)量結(jié)果試求e圖中鹽水的密度為1.2×l0³kg/m³；
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后小明聯(lián)想到壓強(qiáng)知識(shí)，提出了下面兩個(gè)問(wèn)題，請(qǐng)你幫助解答（以下兩空均選填“＞”、“＜”或“=”）；
①b、d兩圖中A下表面受到水的壓強(qiáng)分別是p₁、p₂，則p₁＜p₂；
②b、c兩圖中燒杯對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)分別是p₃、p₄，則p₃＜p₄．

Answer 1

分析 （1）要探究浮力和物體排開(kāi)液體體積的關(guān)系，就要采用控制變量法控制液體的密度一定而物體排開(kāi)液體的體積不同；
（2）由阿基米德原理知道物體受液體浮力大小與液體密度和排開(kāi)液體的體積有關(guān)，b、e兩圖中液體的密度不同，排開(kāi)液體的體積也不同，沒(méi)有控制變量，得出的結(jié)論不準(zhǔn)確；
（3）根據(jù)稱重法求出物體的所受的浮力，在根據(jù)浮力的計(jì)算公式求出物體的體積，根據(jù)稱重法求出物體在鹽水中的所受的浮力，最后根據(jù)F_浮=ρgV_排公式變形求出鹽水的密度；
（4）①分析b，d兩圖中A下表面所處的深度，根據(jù)p=ρgh比較兩者壓強(qiáng)之間的關(guān)系；
②物體浸入水中時(shí)受到向上的浮力，同時(shí)物體給液體一個(gè)先下的壓力，這兩個(gè)力的大小相等，則桌面受到的壓力等于燒杯和水的重力加上物體的浮力，比較兩者浮力的大小，利用p=$\frac{F}{S}$比較兩者對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)關(guān)系．

解答 解：（1）圖a中所示物體的重力是4.0N，要驗(yàn)證浮力大小和物體排開(kāi)液體體積的關(guān)系，就要保證液體的密度一定而物體排開(kāi)液體的體積不同，圖bc或bd符合題意；
（2）由b圖中看出，物體A沒(méi)有浸沒(méi)于水中，和e圖中比較，物體排開(kāi)液體的體積不同，液體的密度也不同，不能得出物體受到的浮力大小與液體的密度有關(guān)，故小明的結(jié)論是錯(cuò)的，因?yàn)檠芯扛×Υ笮∨c液體的密度的關(guān)系，要保證排開(kāi)的液體的體積相等；
（3）物體A浸沒(méi)在水中所受浮力大小為4N-3N=1.0N，
根據(jù)公式F_浮=ρgV_排得：
V_排水=V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
物體A浸沒(méi)在鹽水中所受浮力大小為${F}_{浮}^{′}$=4N-2.8N=1.2N，
因?yàn)槎际墙�沒(méi)，所以V_排水=V_排鹽水=1×10^-4m³，
根據(jù)公式${F}_{浮}^{′}$=ρ_鹽水gV_排鹽水得：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排鹽水}}$=$\frac{1.2N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³；
（4）①由圖可知，物體A下表面在b圖中所處的深度小于在d圖中的深度，由p=ρgh可知，p₁＜p₂；
②因物體浸入水中時(shí)受到向上的浮力，同時(shí)物體給液體一個(gè)先下的壓力，這兩個(gè)力的大小相等，
所以，桌面受到的壓力等于燒杯和水的重力加上物體的浮力，
因c中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)較小，由F_浮=G-F′可知受到的浮力較大，
所以，c對(duì)桌面的壓力大于b對(duì)桌面的壓力，
燒杯的底面積相同，由p=$\frac{F}{S}$可知，p₃＜p₄．
故答案為：
（1）b、c或b、d；（2）不合理；沒(méi)有控制物體排開(kāi)液體的體積一定；（3）1.2×l0³；（4）＜；＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究浮力大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和有關(guān)液體壓強(qiáng)、固體壓強(qiáng)的大小比較，關(guān)鍵是利用好控制變量法以及明白燒杯對(duì)水平桌面的壓力等于水和燒杯的重力加上物體受到的浮力．