Question

14．小明發現木塊總浮在水面，鐵塊卻沉入水底，由此他提出兩個問題并完成了圖中的實驗：

問題1：浸入水中的鐵塊是否受到浮力？
問題2：浮力大小與哪些因素有關？
（1）B圖中彈簧測力計示數小于A圖中彈簧測力計示數，說明浸入水中的鐵塊受到（選填“受到”或“不受到”）浮力，且此時浮力大小為0.5N．
（2）分析圖B、C、D，說明浮力大小跟排開液體的體積有關．
（3）分析圖A、C、E，說明浮力大小跟液體密度有關．
（4）某同學不小心把鐵塊浸沒且碰到了裝水的燒杯底部，彈簧測力計示數為2.7N，則此時鐵塊受到的浮力為1N．
（5）根據圖中的實驗數據，煤油的密度是0.8×10³kg/m³．
（6）小明還想借助于橡皮泥探究浮力大小與物體形狀是否有關．
簡述實驗方法：用彈簧測力計測出一塊橡皮泥的物重G，然后將橡皮泥捏成兩種不同的形狀，先后浸沒于同一杯水中，測出兩次彈簧測力計的示數F₁和F₂．
分析與論證：若F₁和F₂相同，則與形狀無關；若F₁和F₂不同，則與形狀有關．

Answer 1

分析 （1）物體體受到液體的浮力就是液體對它向上托的力，會導致在液體中用彈簧測力計測重力時示數減小，減小的示數就是受到的浮力大小；
（2）探究鐵塊所受浮力大小與排開水的體積大小是否有關，應該控制液體的密度不變，改變排開液體的體積，比較彈簧測力計示數的大小就可以得出結論；
（3）浮力大小和液體的種類（密度）和排開液體的體積有關，在進行實驗探究時，要注意控制變量法的運用；把握住所探究的相同量和不同量，再結合四個圖示即可判斷出結論；
（4）由阿基米德原理可知，物體所受浮力等于物體排開液體所受重力，據此分析答題；
（5）由A、E圖可得鐵塊在煤油中受到的浮力，再根據阿基米德原理求出煤油的密度；
（6）實驗中可用橡皮泥，易改變形狀，需注意浸沒在同一液體中，使液體密度和排開液體的體積相同；比較彈簧測力計的示數，分析解答．

解答 解：（1）根據浮力的概念，物體浸入液體后，測力計示數變小，則說明物體受到浮力；
浮力大小為：F_浮=G-F=4N-3.5N=0.5N；
（2）根據圖B、C、D可知，液體的密度相同，物體排開液體的體積不同，測力計的示數不同，可知物體在液體中所受浮力的大小跟它排開液體的體積有關；
（3）比較A、C、E實驗中，物體排開液體的體積相同，液體的密度不同，測力計的示數不同，可知物體在液體中所受浮力的大小跟液體的密度有關；
（4）由圖A與圖D可知，金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力是4N-3N=1N，金屬塊所受浮力等于金屬塊排開液體的重力，金屬塊浸沒且碰到了裝水的燒杯底部時，金屬塊排開水的重力不變，所受浮力不變，則金屬塊受到的浮力仍為1N；
（5）由A、E圖可得鐵塊在煤油中受到的浮力：F_浮油=G-F′=4N-3.2N=0.8N，
由阿基米德原理，鐵塊在煤油中收到的浮力，F_浮油=ρ_煤油gV_排，①
鐵塊在水中收到的浮力，F_浮水=ρ_水gV_排，②
由①比②可得，$\frac{{F}_{浮油}}{{F}_{浮水}}$=$\frac{{ρ}_{煤油}g{V}_{排}}{{ρ}_{水}g{V}_{水}}$=$\frac{{ρ}_{煤油}}{{ρ}_{水}}$，
代入數據，$\frac{0.8N}{1N}$=$\frac{{ρ}_{煤油}}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$，
解得，ρ_煤油=0.8×10³kg/m3；
（6）根據控制變量法，浸沒在同一液體中，使液體密度和排開液體的體積相同；
簡述實驗方法：用彈簧測力計測出一塊橡皮泥的物重G，然后將橡皮泥捏成兩種不同的形狀，先后浸沒于同一杯水中，測出兩次彈簧測力計的示數F₁、F₂，然后比較，若示數相同，則與形狀無關，若示數不同，則與形狀有關．
分析與論證：若F₁和F₂相同，則與形狀無關；若F₁和F₂不同，則與形狀有關．
故答案為：
（1）受到；    0.5；
（2）排開液體的體積；
（3）A、C、E；
（4）1；（5）0.8×10³；
（6）用彈簧測力計測出一塊橡皮泥的物重G，然后將橡皮泥捏成兩種不同的形狀，先后浸沒于同一杯水中，測出兩次彈簧測力計的示數F₁和F₂；
若F₁和F₂相同，則與形狀無關；若F₁和F₂不同，則與形狀有關．

點評 本題考查了實驗現象分析，本題考查了控制變量法的應用，應用控制變量法分析圖示實驗現象、應用阿基米德原理即可正確解題．