Question

5．在探究“浮力的大小與什么有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，班里的“物理小博士”為同學(xué)們做了如圖所示的一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中銅塊與鋁塊的體積相同．

（1）銅塊浸沒水中后，所受的浮力大小為1N；
（2）做①③④三次試驗(yàn)是為了探究浮力的大小與物體排開液體的體積；的關(guān)系，得出的結(jié)論是在液體密度相同時，物體排開液體體積越大，物體受到的浮力越大，主要采用的方法是控制變量法；
（3）分析①④⑤；三次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知浮力的大小與物體浸入液體內(nèi)的深度無關(guān)；
（4）做①②④⑥四次試驗(yàn)是為了探究浮力的大小與物重的關(guān)系，得出的結(jié)論是浮力的大小與物重?zé)o關(guān)；
（5）做①⑤⑦三次試驗(yàn)可探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系，可得出的結(jié)論是在物體排開液體的體積一定時，液體的密度越大，物體受到的浮力越大，而班里有同學(xué)認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)不可靠，原因是物體浸入液體內(nèi)的深度不同；
（6）實(shí)驗(yàn)時若先將物體放入水中測浮力再測物體的重力，則會使浮力的測量結(jié)果偏大（選“偏大”或“偏小”）（7）圖中提供的數(shù)據(jù)，可以求出銅塊的密度為9×10³kg/m³；
（8）由圖中提供的數(shù)據(jù)，可以求出鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)①④的測力計示數(shù)利用稱重法即可求出浮力；
（2）①③④次銅塊浸入水的體積不同，彈簧測力計示數(shù)不同，據(jù)此根據(jù)控制變量法得到探究問題和實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
（3）要探究浮力大小與物體浸入深度的關(guān)系，需要保持液體密度和物體排開液體體積相同，比較彈簧測力計示數(shù)是否相同；
（4）由①②④⑥可以得到物體重力和受到的浮力，根據(jù)浮力大小與重力大小確定兩者關(guān)系；
（5）要探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系，應(yīng)該保持物體排開液體的體積相同，選擇不同的液體；
（6）實(shí)驗(yàn)時若先將物體放入水中測浮力再測物體的重力，由于物體上沾有部分水，據(jù)此可知重力的偏差，繼而可知浮力測量結(jié)果的偏差；
（7）根據(jù)①可知銅塊的重力，即可利用m=$\frac{G}{g}$求出質(zhì)量，根據(jù)④中銅塊的浮力，利用F_浮=ρ_液gV_排可求出銅塊的體積，利用ρ=$\frac{m}{V}$求出銅塊的密度；
（8）根據(jù)銅浸沒在水中受到的浮力與浸沒在鹽水中受到的浮力的大小關(guān)系，由于排開的液體體積相同，根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可得鹽水的密度．

解答 解：
（1）①④次實(shí)驗(yàn)，利用稱重法可知銅塊浸沒水中后所受的浮力F_浮=G-F₄=9N-8N=1N；
（2）①③④比較知：液體密度一定時，物體排開液體的體積越大，受到的浮力越大，所以這三步是探究浮力大小與物體排開液體的體積的關(guān)系，結(jié)論是：在液體密度相同時，物體排開液體體積越大，物體受到的浮力越大．
應(yīng)用的探究方法是控制變量法．
（3）要探究浮力大小與物體浸入深度的關(guān)系，需要保持液體密度和物體排開液體體積相同，所以選擇①④⑤．
（4）銅塊受到的重力為G_銅=9N，鋁塊受到的重力為G_鋁=2.8N，重力不相等；
銅塊受到的浮力為F_銅浮=9N-8N=1N，鋁塊受到的浮力為F_鋁浮=2.8N-1.8N=1N，浮力相等．
所以物體受到的浮力大小與物重?zé)o關(guān)；
（5）要探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系，應(yīng)該將物體浸入不同的液體，同時保持物體排開液體的體積相同，所以選擇①⑤⑦，實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：在物體排開液體的體積一定時，液體的密度越大，物體受到的浮力越大；
而班里有同學(xué)認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)不可靠，比較⑤⑦可知物體浸入液體內(nèi)的深度不同；所以，根據(jù)控制變量法可知可能的原因是：物體浸入液體內(nèi)的深度不同．
（6）實(shí)驗(yàn)時若先將物體放入水中測浮力再測物體的重力，由于物體上沾有部分水，據(jù)此可知重力的偏大，根據(jù)F_浮=G-F可知浮力偏大；
（7）銅塊的質(zhì)量m_銅=$\frac{{G}_{銅}}{g}$=$\frac{9N}{10N/kg}$=0.9kg，
由F_浮=ρ_液gV_排可得銅塊的體積為V_銅=V_銅排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
銅塊的密度ρ_銅=$\frac{{m}_{銅}}{{V}_{銅}}$=$\frac{0.9kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=9×10³kg/m³．
（8）據(jù)圖①和圖④可得，銅浸沒在水中受到的浮力F_浮1=9N-8N=1N；據(jù)圖①和圖⑦可得銅浸沒在鹽水中受到的浮力F_浮2=9N-7.8N=1.2N；根據(jù)公式F_浮=ρ_液gV_排可得，銅在鹽水中受到的浮力是銅在水中受到浮力的1.2倍，則鹽水的密度是水的密度的1.2倍，所以鹽水的密度ρ_鹽水=1.2×10³kg/m³．
故答案為：
（1）1；（2）物體排開液體的體積；在液體密度相同時，物體排開液體體積越大，物體受到的浮力越大；
（3）①④⑤；（4）浮力的大小與物重?zé)o關(guān)；
（5）①⑤⑦；在物體排開液體的體積一定時，液體的密度越大，物體受到的浮力越大；物體浸入液體內(nèi)的深度不同；
（6）偏大；（7）9×10³；（8）1.2×10³．

點(diǎn)評 本題考查了探究影響浮力大小的因素、阿基米德原理的應(yīng)用，應(yīng)用的探究方法是控制變量法．在分析問題時，要明確哪些量是相同的，哪些量是變化的或不同的，正是這些變化的或不同的量導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不同．