Question

5．小明同學(xué)在探究影響浮力大小的因素時(shí)，做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，請你根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)探究回答下列問題．

（1）在C與E兩圖中，保持了排開液體的體積不變，研究浮力與液體密度的關(guān)系．根據(jù)A與E兩圖所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知物體浸沒在鹽水中所受的浮力2.4N．
（2）小明對ABCD四個(gè)步驟進(jìn)行了觀察研究，發(fā)現(xiàn)浮力的大小有時(shí)與深度有關(guān)，有時(shí)與深度又無關(guān)．對此正確的解釋是浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當(dāng)物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關(guān)．
（3）在小明實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出鹽水的密度為1.2×10³ kg/m³．

Answer 1

分析 （1）分析比較C與E兩圖，保持了排開液體的體積不變，液體的密度不同，彈簧測力計(jì)的示數(shù)不同，結(jié)合控制變量法的思想得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；由A與E兩圖根據(jù)F_浮=G-F計(jì)算出物體A浸沒在鹽水中受到的浮力；
（2）分析B、C中變化的量和浮力的變化得出結(jié)論；
分析C、D中變化的量和浮力的變化得出結(jié)論；
（3）由A、C兩圖計(jì)算物體在水中受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理計(jì)算出其體積，根據(jù)物體在鹽水中的浮力求出鹽水的密度．

解答 解：（1）比較C與E兩圖可知，排開液體的體積相同，而液體的密度不同，彈簧測力計(jì)的示數(shù)不同，根據(jù)F_浮=G-F可知，物體受到的浮力不同，這是研究浮力與液體密度的關(guān)系；
由A知，物體的重力G=8N；
由E知，物體在鹽水中時(shí)測力計(jì)的示數(shù)為F=5.6N；
則物體浸沒在鹽水中所受浮力：
F_浮鹽水=G-F=8N-5.6N=2.4N；
（2）B、C兩圖中，物體排開水的體積不同，測力計(jì)的示數(shù)也不同，物體所受浮力不同，且排開水的體積增大時(shí)，所受浮力的大小也增大；
C、D兩圖中，物體浸沒在水中的深度不同，物體排開水的體積相同，而測力計(jì)的示數(shù)相同，物體所受浮力相同，可得浸沒在液體中的物體所受浮力與深度無關(guān)；
（3）由A、C兩圖知，物體浸沒在水中所受浮力：F_浮=G-F′=8N-6N=2N；
由F_浮=ρ_液gV_排得，物體的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³；
根據(jù)1小題可知，F(xiàn)_浮鹽水=2.4N，
由F_浮=ρ_液gV_排得，鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³；
故答案為：（1）液體密度；2.4；（2）增大；無關(guān)；（3）1.2×10³．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究影響浮力大小因素的實(shí)驗(yàn)，考查了對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析及密度公式的應(yīng)用，考查重點(diǎn)，應(yīng)熟練掌握阿基米德原理公式．