Question

13．如圖甲是“測量浮力大小”的實驗過程示意圖．

（1）實驗步驟C和D可以探究浮力大小與排開的液體體積的關系，步驟B和D可以測出物塊浸沒在水中時受到的浮力F_浮，步驟A和E可以測出物塊排開的水所受重力G排； 比較F_浮 G_排，可以得到浮力的大小跟物體排開的水所受重力的關系不，從而可以驗證阿基米德原理．
（2）圖乙是物塊緩慢浸入水中時，彈簧測力計示數(shù)F隨浸入深度h變化的關系圖象．分析圖象，可得關于浮力大小的初步結(jié)論：
①物塊侵沒前，物體排開的液體體積越大，物塊所受的浮力越大；
②物塊浸沒后，所受的浮力大小與深度無關．
（3）此物塊的密度是2.5g/cm³．

Answer 1

分析 （1）要先測物塊的重力和空桶的重力，然后再把物塊沒入水中，測出物塊受到的浮力，最后再測出桶和溢出水的重力；分析幾步實驗的相同因素和不同因素，就可知道這幾步是探究哪個因素對浮力的影響，并根據(jù)測力計示數(shù)計算出每步浮力的大小，從而得出結(jié)論．
（2）乙圖表示物體逐漸浸入水中直到浸沒時測力計的示數(shù)變化，斜線表示物體逐漸浸入水中的過程，水平線表示浸沒水中的過程，分析各段的含義回答；
（3）由阿基米德原理求出排開液體的體積，再利用重力、密度的變形公式求出物塊的密度．

解答 解：（1）在CD中，相同的因素是液體密度，不同因素是排開液體體積．
測力計分度值為在0.2N，
C中，物體受到的浮力：
F_浮1=G-F_示1=3N-2.4N=0.6N，
在D中的浮力為：
F_浮2=G-F_示2=3N-1.8N=1.2N，實驗步驟C和D可以探究浮力大小與排開液體體積的關系，排開液體體積越大，浮力越大．
步驟B和D可以測出物塊浸沒在水中時受到的浮力F_浮2=1.2N，步驟A和E可以測出物塊排開的水所受重力：
G_排=2.2N-1N=1.2N，比較F_浮與G_排，可以驗證阿基米德原理；
（2）①物體未浸入水中時h=0，從圖乙可讀出此時彈簧測力計的示數(shù)等于物體的重力G=3N．在未完全浸入時彈簧測力計的示數(shù)逐漸減小，則浮力逐漸增大由圖知物體浸入水中位置時彈簧測力計的示數(shù)為1.8N，所以物體所受的浮力F_浮=G-F_示=3N-1.8N=1.2N；物塊浸沒前，物體排開的液體體積越大，物塊所受的浮力越大；
②由圖可知彈簧測力計的示數(shù)有一段隨h的增大而不變（浸沒后），故可得出：浸沒在液體中的物體所受浮力大小與它所處深度無關．
（3）由阿基米德原理F_浮=ρ_液V_排g得：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g}$，因浸沒故V_排=V_物；
物體的密度：
ρ_物=$\frac{m}{{V}_{物}}$=$\frac{\frac{G}{g}}{{V}_{物}}$=G×$\frac{{Gρ}_{液}}{{F}_{浮}}$=$\frac{3N×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{1.2N}$=2.5×10³kg/m³=2.5g/cm³；
故答案為：
（1）排開的液體體積；阿基米德；（2）①排開的液體體積越大；②浸沒的深度；
（3）2.5．

點評 本題用到的知識點有重力、質(zhì)量、密度、單位換算、二力平衡、受力分析、控制變量法、阿基米德原理等，考查學生結(jié)合圖象對所學知識進行綜合分析的能力，難度較大．