Question

11．小明利用實驗探究浮力大小和哪些因素有關(guān)系．他把金屬塊掛在彈簧測力計上，將 它分別浸入水和酒精中的不同位置，如圖所示．
（1）上述四種情況，甲圖中金屬塊所受到的浮力最�。�
（2）做丙、丁兩次實驗，是為了探究浮力大小與液體密度有關(guān)．
（3）做乙、丙兩次實驗，是為了探究金屬塊浸沒在液體中時，受到的浮 力與深度無關(guān)．
（4）若已知水和酒精的密度分別是l.0×10³kg/m³、0.8×10³kg/m³，g取10N/kg，則金屬塊的體積是100cm³．

Answer 1

分析 （1）金屬塊在液體中受到重力、浮力和彈簧測力計拉力的作用，根據(jù)稱重法可知：F_浮=G-F_拉；據(jù)此解答即可；
（2）丙、丁兩圖，金屬塊浸沒在液體中，排開液體的體積相同，液體密度不同；
（3）探究浮力與浸沒的深度的關(guān)系，要控制液體種類、排開液體體積相同；
（4）根據(jù)F_浮=G-F_拉和F_浮=ρ_液gV_排分別求出，金屬塊浸沒在水喝酒精中時排開液體的體積，由于物體體積一定，由此即可求出金屬塊的重力，最后即可根據(jù)排開液體的體積求出金屬塊的體積．

解答 解：（1）同一個金屬塊掛在彈簧測力計上，根據(jù)稱重法有F_浮=G-F_拉；由圖可知：甲圖彈簧測力計的示數(shù)最大，則甲圖中金屬塊所受到的浮力最小；
（2）丙、丁兩次實驗，金屬塊排開液體的體積和浸沒的深度都相同，只有液體的密度不同，因此是探究浮力與液體密度的關(guān)系；
（3）探究浮力與深度的關(guān)系時，根據(jù)控制變量法可知，應(yīng)控制液體種類和排開液體的體積相同，只改變浸沒的深度，符合條件的只有乙、丙；乙、丙彈簧測力計的示數(shù)相同，根據(jù)F_浮=G-F_拉可知浮力相同，說明：浮力與浸沒的深度無關(guān)．
（4）由圖丙所示可知，金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力：F_浮水=G-4N，
由F_浮=ρ_液gV_排可知，V=V_排水=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$；
由圖丁所示可知，金屬塊完全浸沒在酒精中時受到的浮力：F_浮酒精=G-4.2N，
由F_浮=ρ_液gV_排可知，V=V_排酒精=$\frac{{F}_{浮酒精}}{{ρ}_{酒精}g}$=$\frac{G-4.2N}{0.8×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$；
則：$\frac{G-4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=$\frac{G-4.2N}{0.8×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$；
解得G=5N；
則金屬塊的體積：V=V_排水=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{5N-4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³=100cm³．
故答案為：（1）甲；（2）液體密度；（3）乙、丙；（4）100．

點評 本題是一道綜合題，綜合考查了學(xué)生的實驗和計算分析能力，理解控制變量法和阿基米德原理是解答本題的關(guān)鍵．