Question

8．小鵬用一個彈簧測力計、一個金屬塊、兩個相同的燒杯（分別裝有一定量的水和煤油），對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究．如圖所示為探究過程及有關數據：

（1）分析圖A、B、C、D，說明浮力大小跟排開液體的體積有關；
（2）分析圖D、E，說明浮力大小跟液體的密度有關；
（3）根據圖中五個實驗提供的信息，小鵬認為可以直接或間接地得到多個物理量的數值：（已知水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）
①從圖A可以得出金屬塊的重力G=10N；
②從圖A、D可以得出金屬塊完全浸沒在水中時排開水的體積V_排=300mL；
③從圖A、D、E的信息可以求出煤油的密度ρ_煤油=0.8×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）、（2）浮力大小與排開液體的密度和體積有關，研究浮力大小與什么因素有關時，應找出不變的量和變化的量，研究浮力與變化量的關系；
（3）由圖象A可得重力，由稱重法求出浮力，再利用阿基米德原理求出煤油的密度．

解答 解：（1）由圖A、B、C、D分析可知，物體排開液體的密度不變，排開液體的體積不同，所以，比較圖可知，物體受到的浮力大小與排開液體的體積有關；
（2）圖D和E中，排開液體的體積都等于物體的體積，排開液體的體積保持不變，排開液體的密度不同，所以，比較圖D和E可知，物體受到的浮力大小與液體的密度有關；
（3）①由圖A可知，物體重力為10N；
②由圖A、D可得，V_排=V_D-V_A=800mL-500mL=300mL；
③由A、E可得，F_浮=G-F_示=10N-7.6N=2.4N，V_排=300ml=300×10^-6m³=3×10^-4m³；
煤油的密度：ρ_煤油=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×3×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.8×10³kg/m³；
故答案為：
（1）排開液體的體積；（2）D、E；
（3）①A，10N；②A、D，300mL ③0.8×10³kg/m³．

點評 本題探究影響浮力大小的因素，主要考查控制變量法和利用阿基米德原理公式求液體的密度的應用，屬于一道常見題．