Question

14．在探究浮力的大小跟哪些因素有關時，小明做了如圖所示的實驗．

（1）實驗中小明先用彈簧測力計測出金屬塊的重力，如圖A所示，金屬塊的重為2.7N．
（2）用彈簧測力計掛著金屬塊緩慢地進入水中不同深度，步驟如圖B、C、D、E所示，并將其示數記錄在下面的表格中：

實驗步驟	B	C	D	E
彈簧測力計示數/N	2.6	2.5	2.4	2.4

①在步驟B中，金屬塊受到的浮力是0.1N．
②分析實驗步驟A、B、C、D可知，浮力的大小跟物體排開液體的體積有關，分析實驗步驟A、D、E可知，浮力的大小跟物體浸沒在液體中的深度無關．
（3）實驗中，小明把石塊浸沒在另一種液體中，如圖F所示，彈簧測力計的示數2.3N，結合表中的實驗數據可求出該液體的密度是1.33×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）彈簧測力計在空氣中測量的是物體的重力，根據圖可以讀出彈簧測力計的示數；
（2）①根據F_浮=G-F_拉求出浮力；
②應用控制變量法分析圖示實驗，根據實驗控制的變量與實驗現象分析答題；
（3）根據金屬塊排開液體的體積不變（等于自身的體積）列方程，求出液體的密度．

解答 解：（1）最左邊的圖中，彈簧測力計的分度值為0.1N，由圖可見物體的重力是2.7N；
（2）①在步驟B中，金屬塊受到的浮力是F_浮=G-F_拉=2.7N-2.6N=0.1N；
②分析實驗步驟A、B、C、D可知，液體密度相同，物體排開液體的體積逐漸變大，彈簧測力計的示數變小，說明浮力逐漸變大，說明浮力大小和物體排開液體的體積有關；
分析實驗步驟A、D、E可知，物體完全浸沒，液體密度和排開液體的體積相同，浸沒的深度不同，彈簧測力計示數相同，說明浮力相同，說明浮力的大小跟物體浸沒在液體中的深度無關；
（3）在步驟E中，金屬塊受到的浮力F_浮水=G-F_E=2.7N-2.4N=0.3N，在步驟F中，金屬塊受到的浮力F_浮液=G-F_F=2.7N-2.3N=0.4N，金屬塊排開液體的體積都等于自身的體積，所以，V_排水=V_排液，根據阿基米德原理，$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮液}}{{ρ}_{液}g}$，所以ρ_液=$\frac{{F}_{浮液}}{{F}_{浮水}}$×ρ_水=$\frac{0.4N}{0.3N}$×10³kg/m³≈1.33×10³kg/m³．
故答案為：（1）2.7；（2）①0.1；②物體排開液體的體積；無關；（3）1.33×10³．

點評 本題探究“浮力大小與哪些因素有關”，考查彈簧測力計的讀數、阿基米德原理、測液體的密度、控制變量法等知識，屬于中等難度的題目．