Question

在探究“影響浮力大小的因素”這一問題時，班中的“物理博士”小強同學(xué)用一個彈簧測力計、一個金屬塊、兩個相同的燒杯（分別裝有適量的水和煤油），對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究．圖表示探究過程及有關(guān)數(shù)據(jù)．

（1）分析圖B、C、D，說明浮力大小跟

物體排開液體的體積

 有關(guān)．
（2）分析圖

D、E

，說明浮力大小跟液體密度有關(guān)．
（3）從上述的探究過程中還可計算出該金屬塊的密度是

3.3×10³

㎏/m³ （ρ_水=1.0×10³㎏/m³）
（4）小強還想利用一塊橡皮泥探究浮力大小與物體形狀是否有關(guān)？
（a）針對上述的問題，你的猜想是：

浮力大小與物體的形狀有關(guān)

（b）設(shè)計和進行實驗（寫出簡要的步驟）：
（c）你怎樣對實驗結(jié)果進行分析？

Answer 1

分析：（1）分析圖B、C、D所示實驗，根據(jù)實驗所可知的變量與實驗現(xiàn)象，然后答題．
（2）探究浮力根據(jù)液體密度的關(guān)系，應(yīng)控制物體排開液體的體積相同而液體密度不同，分析圖示實驗，找出符合要求的實驗序號．
（3）根據(jù)圖示求出金屬塊的重力，然后求出金屬塊的質(zhì)量；求出金屬塊完全浸入水中時所受浮力，由浮力公式求出金屬塊的體積，然后由密度公式求出金屬塊的密度．
（4）可以探究浮力與物體形狀的關(guān)系，改變橡皮泥的形狀，看它受到的浮力是否變化，據(jù)此設(shè)計實驗步驟．

解答：解：（1）由圖B、C、D所示實驗可知，物體排開水的體積不同，物體受到的浮力不同，由此可知：浮力跟物體排開液體的體積有關(guān)．
（2）由圖D、E所示可知，物體排開液體的體積相同而液體密度不同，物體受到的浮力不同，圖D、E所示實驗說明：浮力大小跟液體密度有關(guān)．
（3）由圖A可知，金屬塊的重力G=10N，∵G=mg，∴金屬塊的質(zhì)量m=

G

g

；
由圖D可知，金屬塊完全浸入水中時受到的浮力F_浮=G-F=10N-7N=3N，
∵F_浮=ρ_水gV_排，∴金屬塊的體積V=V_排=

F浮

ρ水g

，金屬塊的密度
ρ_金屬塊=

m

V

=

G g

F浮 ρ水g

=

Gρ水

F浮

=

10N×1×103kg/m3

3N

≈3.3×10³㎏/m³；
（4）（a）猜想：浮力大小與物體的形狀有關(guān)；
（b）實驗步驟：
①先用彈簧測力計測出這塊橡皮泥的重為G；
②把橡皮泥掛在彈簧測力計的下面浸沒于水中，讀出此時的示數(shù)為G₁；
③將橡皮泥改變形狀后掛在彈簧測力計的下面浸沒于水中，讀出此時的示數(shù)為F₂；
（c）實驗結(jié)論：如果G-F₁=G-F₂，則浮力的大小與物體的形狀無關(guān)，如果G-F₁≠G-F₂，則浮力的大小與物體的形狀有關(guān)．
故答案為：（1）物體排開液體的體積；（2）D、E；（3）3.3×10³；（4）（a）浮力大小與物體的形狀有關(guān)；（b）（c）如上所述．

點評：探究影響浮力大小的因素，要應(yīng)用控制變量法，根據(jù)控制變量法的要求，認真分析實驗現(xiàn)象，即可正確解題．