Question

20．在“研究浮力”的實驗中，小明先在空氣中測出實心長方塊的重力大小是1.0N，然后將長方塊逐漸浸入水中，如圖甲所示，她測得長方塊受到的浮力F和其底面進入水中的深度h的對應數(shù)據(jù)如表：
（1）利用表中數(shù)據(jù)，在圖乙中畫出F-h圖線．

次數(shù)	1	2	3	4	5	6
h/cm	2	4	6	8	10	12
F/N	0.2	0.4	0.6	0.6	0.6	0．

（2）第1次實驗時彈簧測力計的示數(shù)為0.8N．
（3）實驗中h=6 cm時，長方塊剛好全部浸沒水中，則分析表格中的實驗數(shù)據(jù)可得結論：浮力的大小與排開的液體的體積有關，與深度無關．
（4）如改用濃鹽水做實驗，在圖乙中再畫出F-h圖線，圖線上h=6 cm點的位置變高[高/低]，這樣的比較是為了探究液體密度對浮力大小的影響．
（5）通過這驗數(shù)據(jù)可以求出實心長方塊的密度是2.5×10³kg/m³（g=10N/kg）
（6）實驗中小明同學觀察到將同一個物體浸沒在不同密度的液體中時，彈簧測力計的示數(shù)不同，于是他靈機一動在彈簧測力計下掛一個重1.6N的物塊，當他把物塊浸沒在水中時，彈簧測力計的讀數(shù)為0.6N，他就在0.6N處對應標上1.0g/cm³的字樣；當他把物塊浸沒在密度為0.8g/cm³的酒精中時，應該在彈簧測力計刻度盤的0.8N處對應標上0.8g/cm³字樣．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)F_浮=G-F進行分析；
（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點，并用平滑的曲線連接起來；
（3）根據(jù)物體排開液體體積和全部浸沒后受到的浮力不變的特點分析；
（4）根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排，排開液體的體積相等，液體的密度越大，浮力越大；
保持排開液體的體積不變，改變物體的密度，測出浮力后，可探究出浮力與液體密度的關系．
（5）根據(jù)阿基米德原理求出木塊的密度；
（6）根據(jù)阿基米德原理可知同一個物體浸沒在密度越大的液體中所受的浮力越大，根據(jù)稱重法可知彈簧測力計示數(shù)的變化；根據(jù)阿基米德原理求出，物體在酒精中受到的浮力，根據(jù)稱重法求出彈簧測力計的示數(shù)即為此時在彈簧測力計刻度盤的位置．

解答 解：（1）由于第一次實驗時圓柱體的浮力為0.2N，而圓柱體的重力為1N，故此時彈簧測力計的示數(shù)為F_拉=G-F_浮=1N-0.2N=0.8N；
（2）由表格中的數(shù)據(jù)，描點連線，即可得F-h圖線，如圖所示：
；
（3）由表格中的前三次實驗可知，物體排開的液體的體積越大，測力計示數(shù)越小，則浮力越大；當h=6cm以后，隨著圓柱體進入水中的深度的增加，浮力不再發(fā)生變化，這說明浮力的大小與深度無關；
（4）如果用鹽水做實驗，當h=6cm時，物體也是全部浸沒于水中，但由于鹽水的密度大于水的密度，故由阿基米德原理可知，浮力會增大，故圖線的位置會變高，這樣是為了探究液體的密度對浮力大小的影響．
（5）物塊全部浸入水中受到的浮力為：F_浮=1N-0.6N=0.4N；則物體的體積為：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{0.4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.4×10^-4m³；
物塊的密度為：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{1N}{10N/kg×0.4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.5×10³kg/m³．
（6）根據(jù)F_浮=ρgV_排可知，物體浸沒時排開水的體積和本身的體積相等，所以將同一個物體浸沒在密度越大的液體中時受到的浮力變大，根據(jù)F_浮=G-F′可知彈簧測力計的示數(shù)越��；
當他把物塊浸沒在水中時，受到的浮力：
F_浮=G-F′=1.6N-0.6N=1N，
根據(jù)阿基米德原理得：
1N=ρ_水gV_排-----①
當他把物塊浸沒在酒精中時，
F_浮酒=ρ_酒gV_排-----②
兩者排開液體的體積相等，則①②兩式相比可得：
F_浮酒=0.8N，
此時應標在彈簧測力計的1.6N-0.8N=0.8N處．
故答案為：（1）0.8；（2）見上圖；（3）排開的液體的體積；深度；（4）高；液體密度；（5）2.5×10³；（6）0.8．

點評 本題主要考查學生控制變量法的應用和圖象的分析能力．探究浮力的大小是否與液體密度的關系要保證物體排開液體體積一定；要探究浮力的大小與物體排開液體體積的關系要保證液體的密度一定．