Question

4．在探究浮力大小的實驗中，小剛同學使用了彈簧測力計、金屬塊、兩個相同的燒杯（分別裝有適量的水、酒精和鹽水），對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究．如圖表示了探究過程及有關(guān)數(shù)據(jù)．

（1）物體受到的最大浮力是3.6N；
（2）分析圖B、C、D，說明浮力大小跟物體排開液體的體積有關(guān)，分析圖D、E、F說明浮力大小跟液體密度有關(guān)；
（3）F圖中鹽水的密度是1.2×10³kg/m³．
（4）圖中能正確反映浮力F和物體下表面在水中深度h關(guān)系圖象的是C

Answer 1

分析 （1）由A可知物體的重力，根據(jù)稱重法F_浮=G-F′可知，物體受到的浮力最大時彈簧測力計的示數(shù)最小，據(jù)此求出物體受到的最大浮力；
（2）浮力的大小與液體的密度和排開液體的體積有關(guān)，實驗探究時應(yīng)采用控制變量法，即探究浮力的大小與排開液體的體積關(guān)系時應(yīng)控制液體的密度不變，探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系時應(yīng)控制排開液體的體積相等；
（3）根據(jù)稱重法求出物體浸沒在水中時受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理表示出物體浸沒在水中和鹽水中排開液體的體積，根據(jù)物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等得出等式即可求出鹽水的密度；
（4）液體密度相同時，物體所受浮力的大小于排開液體的體積成正比，當物體完全浸沒時受到的浮力不變，彈簧測力計的示數(shù)不變，根據(jù)稱重法可知物體所示浮力與深度的關(guān)系．

解答 解：（1）由圖A可知，物體的重力G=10N，探究過程中彈簧測力計的最小示數(shù)F′=6.4N，
則物體受到的最大浮力：
F_浮=G-F′=10N-6.4N=3.6N；
（2）分析圖B、C、D可知，物體排開水的體積不同，彈簧測力計的示數(shù)不同，物體受到的浮力不同，說明浮力大小跟物體排開液體的體積有關(guān)；
要探究浮力大小跟液體密度有關(guān)，實驗探究時應(yīng)控制排開液體的體積相同，改變液體的密度，D、E、F符合；
（3）由D可知彈簧測力計的示數(shù)F″=7N，物體浸沒在水中受到的浮力F_浮′=G-F″=10N-7N=3N，
因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等，
所以，由F_浮=ρgV_排可得：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{鹽水}g}$=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{水}g}$，
則鹽水的密度ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}}{{F}_{浮}′}$ρ_水=$\frac{3.6N}{3N}$×1.0×10³kg/m³=1.2×10³kg/m³；
（4）液體的密度相同時，物體受到的浮力與排開液體的體積成正比，即底面積相同的圓柱體，物體受到的浮力與浸入的深度成正比，
當物體完全浸沒時，物體受到的浮力不變，
根據(jù)F_浮=G-F′可知，彈簧測力計的示數(shù)先變大后不變，故選C．
故答案為：
（1）3.6；
（2）物體排開液體的體積；B、C、D；
（3）1.2×10³kg/m³；
（4）C．

點評 本題目考查學生對“探究浮力大小因素的實驗”掌握程度，只要學生將“稱重法”這一計算方法掌握扎實，題目不難做出．