Question

12．如圖所示，是某同學“探究浮力的大小與哪些因素有關”的實驗，根據實驗過程回答下列問題．

（1）觀察b、c兩圖可得物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積有關；
（2）觀察d、e兩圖可得物體所受浮力的大小與液體的密度有關；
（3）該物體浸沒在水中所受浮力的大小為1N，此時該物體排開的水的體積是10^-4m³，該物體的密度是8×10³kg/m³；
（4）觀察以上實驗，分析數據可知鹽水的密度是1.1×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）（2）根據稱量法，分別求出（b）、（c）、（d）、（e）中物體受到的浮力，
根據控制變量法找到不變量的量和變化的量，分析浮力大小與變化量的關系；
（3）由浸沒在水中受到的浮力，根據阿基米德原理F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水gV_物，求出該物體的體積，根據密度公式求該物體的密度；
（4）根據實驗求出物體鹽水中受到的浮力，根據阿基米德原理變形公式求出鹽水的密度．

解答 解：（1）由圖b所示測力計可知，其分度值為0.2N，示數為3.6N；
根據稱量法，（b）中物體受到的浮力：
F_浮1=G-F_示1=8N-7.6N=0.4N；
（c）中物體受到的浮力：
F_浮2=G-F_示2=8N-7N=1N；
由圖b、c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，在液體密度相同的情況下，物體受到的浮力與物體排開液體的體積有關．
（2）（d）中物體受到的浮力：
F_浮3=G-F_示3=8N-7N=1N；
（e）中物體受到的浮力：
F_浮4=G-F_示4=8N-6.9N=1.1N；
由圖d、e所示實驗可知，物體排開液體的體積相同而液體密度不同，物體受到的浮力不同，由此可知，在物體排開液體體積相同的情況下，物體受到的浮力與液體密度有關．
（3）由（2）所示實驗可知，物體浸沒在水中受到的浮力：F_浮3=1N，設物體體積為V，由浮力公式：
F_浮=ρ_水gV_排=ρ水gV_物，
物體的體積：
V_物=$\frac{{F}_{浮3}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=10^-4m³，
物體的密度：
ρ_物=$\frac{m}{{V}_{物}}=\frac{G}{{gV}_{物}}=\frac{8N}{10N/kg×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=8×10³kg/m³；
F_浮4=ρ_鹽水gV_物，則鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮4}}{g{V}_{物}}$=$\frac{1.1N}{10N/kg×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³；
故答案為：（1）體積；（2）密度；（3）1N；10^-4；8×10³；（4）1.1×10³．

點評 本題考查了稱重法測浮力、阿基米德原理、實驗現象分析、密度公式的應用，控制變量法的運用，綜合性較強．