Question

5．為了探究浮力大小跟哪些因素有關(guān)，某興趣小組的同學(xué)，用同一物體進(jìn)行了如圖所示的操作，并記下物體靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)．圖乙中物體未放入前溢水杯裝滿水，物體浸沒(méi)后用量筒測(cè)出溢出水的體積，如圖丁所示．

（1）為了探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系，應(yīng)選擇甲、丙兩圖；
（2）乙圖中物體對(duì)杯底的壓力為0.3 N；
（3）物體浸沒(méi)在水中時(shí)所受浮力大小為0.5N，鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）探究浮力的大小與液體密度關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制物體排開(kāi)液體的體積和深度相同，改變液體的密度；
（2）對(duì)甲和乙中的物體受力分析，根據(jù)平衡條件得出等式，聯(lián)立等式即可求出乙中溢水杯對(duì)物體的支持力，物體受到的支持力和對(duì)容器的壓力是一對(duì)相互作用力，二力大小相等；
（3）根據(jù)量筒的分度值讀出排開(kāi)（溢出）水的體積，根據(jù)阿基米德原理求出受到的浮力，進(jìn)一步求出物體的重力，根據(jù)稱重法求出物體浸沒(méi)在鹽水中受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理求出鹽水的密度．

解答 解：
（1）探究浮力的大小與液體密度關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制物體排開(kāi)液體的體積和深度相同，改變液體的密度，由圖可知甲、丙兩圖符合；
（2）甲中的物體受到豎直向上的浮力和彈簧測(cè)力計(jì)的拉力以及豎直向下的重力作用處于平衡狀態(tài)，
由力的平衡條件可得：F_浮+F₁=G--------①，
乙中物體接觸容器底部，此時(shí)物體受到豎直向上的浮力、彈簧測(cè)力計(jì)的拉力、溢水杯的支持力和豎直向下的重力，處于平衡狀態(tài)，
則F_浮+F₂+F_支持=G-------②，
因物體受到的浮力不變，物體的重力不變，
所以，由①②可得：F_支持=F₁-F₂=1.5N-1.2N=0.3N，
因物體受到的支持力和對(duì)容器的壓力是一對(duì)相互作用力，二力大小相等，
所以，乙圖中物體對(duì)杯底的壓力為0.5N；
（3）由圖丁可知，物體排開(kāi)（溢出）水的體積：V_排=50ml=50cm³=5×10^-5m³，
物體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力：
F_浮=G_排=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-5m³=0.5N，
代入①式可得，物體的重力：
G=F_浮+F₁=0.5N+1.5N=2N，
物體在鹽水中受到的浮力：
F_浮′=G-F_拉′=2N-1.4N=0.6N，
由F_浮=ρgV_排得，鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.6N}{10N/kg×5×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）甲、丙；（2）0.3；（3）0.5；1.2×10³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了影響浮力大小因素的實(shí)驗(yàn)，涉及到控制變量法和稱重法求浮力、阿基米德原理的應(yīng)用，正確的對(duì)甲乙中的物體受力分析是關(guān)鍵．