Question

3．小明用彈簧測力計、圓柱體、兩個相同的圓柱形容器，分別裝有一定量的水和鹽水，對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究，其裝置和彈簧測力計示數(shù)如圖所示．

（1）為了探究浮力大小與液體的密度有無關系，可選用①④⑤圖的裝置來進行操作．
（2）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，求出圓柱體體積為4×10^-4m³，鹽水的密度為1.1×10³kg/m³．
【拓展】
（3）從課外資料中了解到，莊子曾提出：如果水積得不夠多，那么承載大船就沒有力量．
也就是說浮力的大小與液體的多少有關．莊子的說法有道理嗎？小明從實驗室找來了燒杯、木塊（不吸水）、彈簧測力計等器材，研究浮力大小是否和水的多少有關．
他先用彈簧測力計測出木塊的重力（如圖甲）．再將木塊放入燒杯內(nèi)的水中，木塊處于漂浮狀態(tài)（如圖乙）．
然后向燒杯內(nèi)再加入一些水或從燒杯內(nèi)倒出一些水（填操作），發(fā)現(xiàn)木塊仍然漂浮．經(jīng)分析可知，木塊兩次受到的浮力都為2.5牛，從而得出木塊漂浮時浮力大小與水的多少無關．

Answer 1

分析 （1）為了探究浮力大小與液體的密度有無關系，應控制物體排開液體的體積相同而液體的密度不同，分析圖示實驗，然后答題；
（2）物體的重力與測力計拉力之差是物體受到的浮力，根據(jù)浮力公式求出物體的體積，根據(jù)浮力公式求出鹽水的密度．
（3）探究浮力大小與水量的多少關系，可以改變水的多少，向燒杯中增加水或倒出水；由圖示彈簧測力計讀出其示數(shù)，木塊漂浮，它受到的浮力等于它的重力．

解答 解：（1）分析圖甲①④⑤可知，在排開液體體積相同時，在水中受到的浮力為5N-1N=4N，在鹽水中受到的浮力為5N-0.6N=4.4N，故要探究浮力大小與液體密度的關系，可選用圖 ①④⑤的裝置來進行操作；
（2）由圖甲、丙所示實驗可知，圓柱體浸沒在水中時受到的浮力：
F_浮=G-F=5N-1N=4N；
由F_浮=ρ_水gV_排得圓柱體的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
由圖甲、戊所示實驗可知，圓柱體浸沒在鹽水中所受浮力：
F_浮鹽水=G-F′=5N-0.6N=4.4N，
浮力F_浮鹽水=ρ_鹽水gV_排，鹽水的密度：ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{4.4N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³．
（3）用彈簧測力計測出木塊的重力；將木塊放入燒杯內(nèi)的水中，木塊處于漂浮狀態(tài)；然后向燒杯內(nèi)再加入一些水或從燒杯內(nèi)倒出一些水．
由圖甲所示可知，彈簧測力計的示數(shù)為2.5N，木塊重力為2.5N，木塊漂浮在水上，它受到的浮力等于其重力，為2.5N．
故答案為：（1）①④⑤；（2）4×10^-4m³；1.1×10³；（3）向燒杯內(nèi)再加入一些水或從燒杯內(nèi)倒出一些水；2.5．

點評 本題考查了探究影響浮力大小因素實驗，要掌握稱重法測浮力的方法、應用浮力公式即可解題，應用控制變量法是正確解題的關鍵．