Question

1．小明同學(xué)在探究影響浮力大小的因素時(shí)，做了如圖1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）請?jiān)趫D2中畫出步驟F的鐵塊所受力的示意圖（圓點(diǎn)表示鐵塊A）．（要求在每個力的示意圖旁邊寫出該力的符號和大�。�
（2）為了探究浸在液體中的物體所受浮力大小與物體排開液體的體積是否有關(guān)，可以選圖中的步驟A和步驟C與步驟A和D或E步驟的浮力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較．
（3）對比步驟F與步驟D，可知物體在液體中所受浮力的大小與液體的密度有關(guān)．
（4）如圖1所示的步驟B到E，當(dāng)鐵塊的底部從接觸水面開始，到鐵塊浸沒，直至浸沒到更深的位置，圖3中能表示此過程物體所受浮力F_浮與浸入水中深度h關(guān)系的圖象是丁，能表示此過程測力計(jì)示數(shù)與浸入水中深度h關(guān)系的圖象是丙．
（5）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）A浸沒在鹽水中，受到豎直向下的重力，豎直向上的浮力和測力計(jì)的拉力，根據(jù)F浮=G-F確定浮力的大��；
（2）要探究浸在液體中的物體所受浮力大小與物體排開液體的體積是否有關(guān)，應(yīng)保持液體的密度相同，物體排開液體的體積不同；
（3）要探究液體中所受浮力的大小與液體的密度有關(guān)時(shí)應(yīng)控制排開液體體積不變，改變液體的密度；
（4）當(dāng)物體慢慢浸入水中時(shí)，完全浸沒前，由于排開水的體積增大，受到的浮力增大，當(dāng)物體完全浸沒后，深度增大，排開水的體積不變，浮力不變；
當(dāng)物體從開始浸入水中到完全浸入水中即浸沒的過程中，物體排開液體的體積在逐漸變大，液體密度不變，所以浮力是變大的．而當(dāng)物體浸沒以后，再向水中下沉的時(shí)候，物體排開液體的體積不再發(fā)生變化，所以浮力是不變的．
（5）根據(jù)稱重法求出物體在水中和鹽水中受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理分別表示出物體排開液體的體積即為物體的體積，根據(jù)物體的體積不變得出等式即可求出鹽水的密度．

解答 解：（1）A在鹽水中受到受到豎直向下的重力，豎直向上的浮力和測力計(jì)的拉力，這三個力都作用在A點(diǎn)上，分別畫出這三個力的示意圖，如圖所示：
；
（2）探究浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)時(shí)，應(yīng)控制液體密度不變，改變物體排開的液體的體積，故選圖1中的步驟A和步驟C與步驟A和步驟D或E的浮力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較；
（3）探究液體中所受浮力的大小與液體的密度有關(guān)時(shí)應(yīng)控制排開液體體積不變，改變液體的密度，故應(yīng)對比步驟F與步驟D分析；
（4）在完全浸沒前，隨著深度的增加，受到的浮力增大；完全浸沒后，深度增加，但浮力不變，所以丁正確；
當(dāng)物體從開始浸入水中到完全浸入水中即浸沒的過程中，物體排開液體的體積在逐漸變大，液體密度不變，根據(jù)我們所學(xué)過的物理知識F_浮=ρ_液V_排g，所以浮力是變大的．而當(dāng)物體浸沒以后，再向水中下沉的時(shí)候，物體排開液體的體積不再發(fā)生變化，所以浮力是不變的，故丙正確．
（5）物體浸沒在水中時(shí)受到的浮力F_浮=G-F′=8N-6N=2N，
物體浸沒在鹽水中時(shí)受到的浮力F_浮′=G-F″=8N-5.6N=2.4N，
因物體在水和鹽水中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=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{{ρ}_{鹽水}g}$，
整理可得，鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{{F}_{浮}}$ρ_水=$\frac{2.4N}{2N}$×1.0×10³kg/m³=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）見上圖；（2）D或E；（3）D；（4）��；丙；（5）1.2×10³．

點(diǎn)評 本題是探究影響浮力大小的因素實(shí)驗(yàn)，考查了影響浮力的因素及控制變量法的應(yīng)用，同時(shí)考查了有關(guān)浮力公式的應(yīng)用，在（5）中確定V_排相等是解決此題的關(guān)鍵．