Question

3．小明同學(xué)在探究影響浮力大小的因素時(shí)，用A物體做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，請你根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)探究回答下列問題．

（1）在C與E兩圖中，保持了排開液體的體積不變，研究浮力與液體密度的關(guān)系；根據(jù)A與E兩圖所測的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知物體浸沒在鹽水中所受的浮力為2.4N．
（2）小明為了探究浮力的大小是否與排開液體的體積有關(guān)，應(yīng)該選擇BC兩圖對比得出結(jié)論．
（3）小明對ABCD四個(gè)步驟進(jìn)行了觀察研究，發(fā)現(xiàn)浮力的大小有時(shí)與深度有關(guān)，有時(shí)與深度又無關(guān)．對此正確的解釋是浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當(dāng)物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關(guān)．
（4）在小明實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）影響浮力大小的因素有液體的密度和物體排開液體的體積，要探究浮力和其中一個(gè)因素的關(guān)系，就要采用控制變量法，即控制另外一個(gè)因素一定，由此進(jìn)行解答；由“稱重法”可以測出物體浸沒在鹽水中所受的浮力．
（2）為了探究浮力的大小是否與排開液體的體積有關(guān)，應(yīng)控制液體的密度相同，而排開液體的體積不同，根據(jù)圖示進(jìn)行判斷．
（3）比較B和C，C和D實(shí)驗(yàn)，找出相同因素和不同因素，結(jié)合控制變量法的思想得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
（4）利用F_浮=G-F計(jì)算出物體浸沒在水中受到的浮力，根據(jù)V_排=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$計(jì)算出物體排開液體的體積；物體浸沒在水和鹽水中時(shí)，排開液體的體積相同；根據(jù)ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{g{V}_{排}}$計(jì)算出鹽水的密度．

解答 解：（1）分析C與E兩圖可知，排開液體的體積相同，液體的密度不同，這是研究浮力的大小與液體密度的關(guān)系；
由圖A知，G=8N，由圖E知，F(xiàn)=5.6N，
所以物體浸沒在鹽水中所受的浮力：F_浮鹽水=G-F=8N-5.6N=2.4N．
（2）為了探究浮力的大小是否與排開液體的體積有關(guān)，應(yīng)控制液體的密度相同，而排開液體的體積不同，由圖可知，應(yīng)選擇BC（或BD）兩圖對比得出結(jié)論．
（3）實(shí)驗(yàn)B、C中，物體浸入水中的深度改變的同時(shí)，其排開水的體積是變化的，實(shí)驗(yàn)表明：浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大；
實(shí)驗(yàn)C、D中，物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力相同，浮力的大小與深度無關(guān)．
（4）由A、C兩圖可知，物體浸沒在水中所受的浮力：F_浮水=G-F′=8N-6N=2N；
由F_浮水=ρ_水gV_排可得，物體排開水的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³．
物體浸沒在水和鹽水中時(shí)，排開液體的體積相同；
由F_浮鹽水=ρ_鹽水gV_排可得，鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）液體密度；2.4；（2）BC；（3）增大；無關(guān)；（4）1.2×10³．

點(diǎn)評 本題考查了影響浮力大小的因素以及控制變量法的應(yīng)用，同時(shí)考查了稱量法測浮力和阿基米德原理的運(yùn)用，在計(jì)算鹽水密度時(shí)明確V_排相等是解答此題的關(guān)鍵．