Question

6．小王利用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)、一個(gè)物體、一杯水和一杯液體做了有關(guān)浮力的實(shí)驗(yàn)，相關(guān)步驟和數(shù)據(jù)如圖所示．

（1）分析實(shí)驗(yàn)步驟及相關(guān)數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)₄=3N，物體完全浸沒在水中受到的浮力是2N．步驟E中液體的密度為1.1×10³kg/m³．
（2）分析比較實(shí)驗(yàn)步驟B和C可知，浮力的大小與排開液體的體積有關(guān)，分析比較實(shí)驗(yàn)步驟D和E可知，浮力的大小還與液體的密度有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）①物體完全浸沒時(shí)排開液體的體積不變，根據(jù)阿基米德原理可知受到的浮力不變，根據(jù)稱重法可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，即浮力大小與浸沒的深度無關(guān)；
②由A可知物體的重力，由C可知物體浸沒在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，根據(jù)稱重法求出在水中受到的浮力；
③由E可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，根據(jù)稱重法求出物體在液體中受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理分別表示出物體排開水的體積和液體的體積，利用同一物體浸沒時(shí)排開液體的體積相等得出等式即可求出液體的密度；
（2）①分析比較實(shí)驗(yàn)步驟B和C得出相同的量和不同的量，利用控制變量法得出結(jié)論；
②探究浮力大小與液體密度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制物體排開液體的體積相同，改變液體的密度．

解答 解：（1）①C、D中物體都是完全浸沒，排開水的體積相等，
由F_浮=ρgV_排可知，物體受到的浮力不變，
由F_浮=G-F′可知，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，則F₄=F₃=3N；
②由A可知物體的重力G=5N，由C可知物體浸沒在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F′=3N，
則物體浸沒在水中受到的浮力F_浮=G-F′=5N-3N=2N；
③由E可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F″=2.8N，物體浸沒在液體中受到的浮力F_浮′=G-F″=5N-2.8N=2.2N，
因物體浸沒時(shí)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_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{液}g}$，
則液體的密度ρ_液=$\frac{{F}_{浮}′}{{F}_{浮}}$ρ_水=$\frac{2.2N}{2N}$×1.0×10³kg/m³=1.1×10³kg/m³；
（2）①分析比較實(shí)驗(yàn)步驟B和C可知，物體排開水的體積不同，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同，受到的浮力不變，說明浮力 的大小與物體排開液體的體積有關(guān)；
②探究浮力大小與液體密度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制物體排開液體的體積相同，改變液體的密度，步驟D和E符合．
故答案為：
（1）3N；2N；1.1×10³kg/m³；
（2）排開液體的體積；D；E．

點(diǎn)評(píng) 本題探究影響浮力大小的因素，涉及到阿基米德原理、稱重法、測(cè)液體的密度等，會(huì)根據(jù)控制變量法分析實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論是關(guān)鍵．