Question

20．小華同學在“探究浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中，在彈簧測力計下懸掛一底面積是100cm²的圓柱體物塊，燒杯中水面深度8cm，當圓柱體物塊下表面與水面剛好相平時，開始緩慢下降，直到與燒杯底剛好接觸為止，如圖甲所示：

（1）由圖可知，圓柱體物塊受到的重力G=6N；圓柱體物塊浸沒在水中時所受浮力F_浮=5N．
（2）由a、b、c、d圖可得出結論是：浸在同種液體中的物體所受浮力大小與物體排開液體的體積有關．
（3）探究圓柱體浸入水中所受浮力與深度是否有關？應選CD兩圖進行探究．結論是浸入水中物體所受浮力與深度無關．
（4）小華完成圖甲所示的實驗后，把水換成另一種液體重復上述實驗，當浸沒在該液體中時，圓柱體受到的浮力是4N，綜合分析上述實驗可知，圓柱體的體積是500cm³；所用的另一種液體的密度是0.8×10³kg/m³；并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖乙中繪制出彈簧測力計拉力F隨物體下降高度h變化的圖象．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖a得出物體的重力大��；
由圖c及a根據(jù)F浮=G-F得出所受浮力的大小；
（2）比較a、b、c、d圖的不同點，得出浮力大小與物體排開液體體積的關系；
（3）根據(jù)浮力大小與排開液體體積的關系得出結論；
（4）根據(jù)物體在兩種液體中排開液體的體積不變得出液體的密度．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出圖象．

解答 解：（1）由a知，G=6N；
由c知，圓柱體浸沒在水中后所受浮力F_浮=G-F=6N-1N=5N；
（2）由a、b、c、d圖，液體的密度相同，排開液體的體積不同，測力計的示數(shù)不同，可知浸在同一種液體中的物體受到浮力的大小跟物體浸入液體的體積（物體排開液體的體積）有關；
（3）c、d兩圖，圓柱體完全浸沒，下沉過程中，測力計的示數(shù)不變，即所受浮力不變，由此可知，浸入水中物體所受浮力與深度無關；
（4）已知F_浮′=4N；
由實驗知，浸在液體里的物體受到的浮力大小還根據(jù)液體的密度有關；
由F_浮=ρ_液gV_排得，V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g}$，
則$\frac{5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=$\frac{4N}{{ρ}_{液}×10N/kg}$，
解得：ρ_液=0.8×10³kg/m³．
則V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g}$=$\frac{4N}{0.8×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-4m³=500cm³，
由實驗數(shù)據(jù)可知，彈簧測力計拉力F隨物體下降高度h變化的圖象如下圖所示：

故答案為：（1）6；5；（2）與物體排開液體的體積有關； 
（3）CD；浸入水中物體所受浮力與深度無關；（4）500；0.8×10³；見上圖．

點評 此題是探究影響浮力大小的因素實驗，考查了學生分析圖象和數(shù)據(jù)的能力，注意分析問題過程中控制變量法的應用，同時要熟練掌握密度公式及阿基米德原理公式，做到靈活應用．