Question

20．在“探究影響浮力大小的因素”實驗中，器材有：彈簧測力計一個，實心銅塊一塊，相同的大燒杯若干，水，某混合液體，細線等．

（1）小華進行了如圖所示的實驗：步驟A所示彈簧測力計的示數(shù)為2.7N；用彈簧測力計掛著銅塊緩慢地浸入液體中不同深度，步驟如圖B、C、D、E、F所示，并將數(shù)據(jù)記錄表中：

步  驟	B	C	D	E	F
彈簧測力計示數(shù)/N	2.6	2.5	2.1	2.1	1.8

（2）分析D、E兩個步驟可知浮力大小跟浸入水中的深度無關．
（3）根據(jù)表格數(shù)據(jù)，求得混合液的密度為1.5×10³kg/m³．
（4）小華又進行了步驟G（銅塊浸入水中的深度與步驟C 中相同），則彈簧測力計示數(shù)應小于（選填“大于”、“小于”或“等于”）2.5N．

Answer 1

分析 （1）認清彈簧測力計的分度值讀數(shù)；
（2）運用控制變量法；要得出浮力與深度的關系，需控制液體的密度和V_排相同，深度不同；
（3）在步驟E和F中，根據(jù)銅塊排開液體的體積不變（等于自身的體積）列方程，求出液體的密度；
（4）由圖得出步驟C與步驟G中銅塊排開水的體積大小，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排可知銅塊受到的浮力的大小關系，根據(jù)F_示=G-F_浮可知彈簧測力計示數(shù)大小關系．

解答 解：（1）彈簧測力計的分度值為0.1N，其示數(shù)為2.7N，即G=2.7N；
（2）要得出浮力大小跟浸入水中的深度無關，需控制液體的密度和V_排相同，深度不同；
由圖示和表格數(shù)據(jù)可知，在步驟D、E中，銅塊排開水的體積相同，而銅塊浸入水中的深度不同，但測力計的示數(shù)相同，可知浮力大小相同，則說明銅塊所受的浮力大小跟浸入水中的深度無關；
（3）在步驟E中，銅塊浸沒在水中，其受到的浮力F_浮水=G-F_示E=2.7N-2.1N=0.6N；
在步驟F中，銅塊浸沒在混合液中，銅塊受到的浮力F_浮液=G-F_示F=2.7N-1.8N=0.9N；
銅塊排開液體的體積都等于自身的體積，所以V_排水=V_排液，
根據(jù)阿基米德原理可得：$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮液}}{{ρ}_{液}g}$，
變形整理得：ρ_液=$\frac{{F}_{浮液}}{{F}_{浮水}}$×ρ_水=$\frac{0.9N}{0.6N}$×1.0×10³kg/m³=1.5×10³kg/m³；
（4）在步驟C與步驟G中銅塊浸入水中的深度相同，但銅塊橫截面積不同，銅塊排開水的體積不同；由圖可知，G中銅塊排開水的體積大，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排可知，銅塊受到的浮力F_浮G＞F_浮C；
則根據(jù)F_示=G-F_浮可知，彈簧測力計示數(shù)F_G＜F_C=2.5N．
故答案為：（1）2.7；（2）D、E；（3）1.5×10³；（4）小于．

點評 本題探究“浮力大小與哪些因素有關”，考查彈簧測力計的讀數(shù)、阿基米德原理、測液體的密度、控制變量法等知識，屬于中等難度的題目．