Question

9．小明利用實驗探究浮力大小和哪些因素有關系．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．（酒精密度0.8×10³千克/米³）
（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．
（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．
（4）金屬塊的重力是5N．
（5）金屬塊的密度是5克/厘米³．

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，在數值上重力=浮力+拉力，則F_浮=G-F，重力相同，拉力越大，則浮力越�。�
（2）要注意觀察丙、丁浮力的大小變化是由哪個因素的變化引起的．
（3）探究浮力與浸沒的深度的關系，要控制液體種類、排開液體體積相同；
（4）根據F_浮=G-F_拉，以及F_浮=ρ_液gV_排，列出等式，聯立求得重力G和體積V．
（5）根據物體完全浸沒時物體的體積等于其排開液體的體積，由G=mg得m=$\frac{G}{g}$，從而由物體的重力計算出物體的質量，根據公式ρ=$\frac{m}{V}$計算出物體的密度．

解答 解：（1）因為在數值上重力=浮力+拉力，所以受到的浮力最小，彈簧測力計的示數最大，應該是甲圖．
（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系；
（3）探究浮力與深度的關系時，根據控制變量法的思想，應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，數據顯示浮力與浸沒的深度無關．
（4）由乙圖或丙圖可知，F_拉水=4N，
則F_浮水=G-F_拉水=G-4N，
由丁圖可知，F_拉酒精=4.2N，
則F_浮酒精=G-F_拉酒精=G-4.2N，
由F_浮=ρ_液gV_排，可得
ρ_水gV_排水=G-4N----①
ρ_酒精gV_排酒精=G-4.2N----①
由①②聯立解得G=5N，V_排水=V_排酒精=1×10^-4m³，
（5）因為G=5N，由G=mg得，
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{5N}{10N/kg}$=0.5kg，
因為物體都是浸沒，所以V_物=V_排水=V_排酒精=1×10^-4m³，
則ρ_物=$\frac{m}{{V}_{物}}$=$\frac{0.5kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³=5g/cm³．
故答案為：（1）甲；（2）液體密度；（3）乙、丙；（4）5N；（5）5g/cm³．

點評 此題主要是探究影響浮力大小的因素，實驗表明，浸在液體中的物體受到浮力的作用，浮力的大小與液體的密度和排開液體的體積有關，此題還涉及到浮力的計算，、重力的計算，密度的計算等，其中（4）求金屬塊的重力是此題的難點．