Question

8．小紅對浮力實驗進行了全面的復習，下面是她遇到的兩個實驗題，請你幫她解決：
（1）在探究浮力大小等于什么的實驗中，小紅同學操作過程如圖1所示：
A．測出鐵塊的所受到的重力G₁；
B．將水倒入溢水杯中；
C．把鐵塊侵入溢水杯中，讀出測力計示數F；
D．測出小桶和水的總重G₂；
E．記錄分析數據，歸納總結實驗結論，整理器材分析評估小明的實驗，指出存在的問題．
①指出小明在實驗操作中漏掉的一個步驟：測出空小桶的重力G₀；
②指出上面的實驗操作中的一處錯誤：B．將水倒入溢水杯中；
③改正錯誤，并完成遺漏的步驟標注為F，小明根據AC兩步可測出浮力，根據DF兩步可測出鐵塊排開水的重力，進而得出F_浮和G_排的關系．
④如果要探究漂在水面上的木塊受到F_浮和G_排的關系，那么與上述操作不同的一個步驟是C（填字母A，B，C，D）

（2）小剛用彈簧測力計，圓柱體，燒杯，分別裝有一定的水和酒精，對浸入的液體中的物體所受的浮力進行探究，其裝置和彈簧測力計如圖2所示．
①物體浸沒在水中時受到的浮力是1N，圓柱體的體積1×10^-4m³；
②用圖2所示實驗數據測出酒精的密度是0.8×10³kg/m³；
③分析圖A、B、C、D，說明浮力的大小與物體排開液體的體積有關．

Answer 1

分析 （1）①要測出排開水的重力，首先應測出空小桶的重力；
②沒有強調將溢水杯倒滿水；
③利用稱重法可算出物體浸在水中時受到的浮力；
④根據所測數據計算F_浮與G_排并進行比較．漂浮在水面上的物體只有部分浸入水中．
（2）根據拉力變化的圖象可知，物體沒有浸入到水中前的拉力即為物體的重力G；根據浮力變化的圖象可得物體完全浸沒時的浮力，根據F_浮=ρ_水gV_排求出物體的體積；
由圖A和圖E可求得在酒精中受到的浮力，然后利用浮力公式求出酒精的密度．
分析圖示實驗，根據實驗控制的變量與實驗現象得出實驗結論．

解答 解：（1）①因為要測鐵塊排開水的重力，所以首先測出空小桶的重力，然后再測出小桶和水的總重G₂，二者之差為排開水的重力；
②B、將水倒入溢水杯中，沒有強調倒滿，否則排開水的重力大于溢出水的重力，因此是錯誤的，應改為：將溢水杯倒滿水；
③根據稱量法測浮力，A在空氣中物體的重力減去C物體完全浸沒時彈簧測力計的示數，即可求得浮力；
用小桶和水的總重G₂減去空小桶的重力，即為鐵塊排開水的重力，即根據DF兩步可測出鐵塊排開水的重力，進而得出F_浮和G_排的關系．
④物體漂浮在水面上，只有部分浸入水中，我們要測量漂浮在木塊上的浮力，就要讓木塊漂浮在水面上，而不是浸沒，故要探究漂在水面上的木塊受到F_浮和G_排的關系，那么與上述操作不同的一個步驟是C．
（2）①由圖A可知，物體沒有浸入到水中前的拉力即為物體的重力G=4N；
由圖C可知，圓柱體完全浸沒后，圓柱體受的浮力為F_浮=G-F_拉水=4N-3N=1N，
由浮力公式F_浮=ρ_水gV_排可知，物體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
②由圖A和圖E可得，在酒精中受到的浮力F_浮酒精=G-F_拉酒精=4N-3.2N=0.8N，
圓柱體完全浸沒后，圓柱體排開液體的體積等于圓柱體體積，即V_排酒精=V=1×10^-4m³，
由F_浮酒精=ρ_酒精gV_排酒精可得：
ρ_酒精=$\frac{{F}_{浮酒精}}{g{V}_{排酒精}}$=$\frac{0.8N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}kg/{m}^{3}}$=0.8×10³kg/m³．
③由圖A、B、C、D所示實驗可知，物體排開液體的密度相同而排開液體的體積不同，物體受到的浮力不同，由此可知，浮力大小與物體排開液體的體積有關．
故答案為：（1）①測出空小桶的重力G₀；②B．將水倒入溢水杯中；③AC；DF；④C；（2）①1；②1×10^-4m³；③0.8×10³kg/m³；④物體排開液體的體積．

點評 本題考查了探究影響浮力大小因素實驗、求物體的體積與密度問題，要掌握稱重法測浮力的方法、應用浮力公式即可解題，主要涉及控制變量法和歸納法的運用，考查了學生用測量數據驗證原理過程的能力．