Question

8．小明用彈簧測力計、圓柱體、兩個相同的圓柱形容器，分別裝有一定量的水和鹽水，對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究，其裝置和彈簧測力計示數如圖所示．

（1）物體浸沒在水中時受到的浮力是4N，方向為豎直向上；
（2）物體浸沒在鹽水中時排開鹽水的重力是4.4N；
（3）比較丁戊兩幅圖可知，浸沒在液體中的物體所受浮力的大小與液體的密度有關；
（4）由甲、乙、丙、丁四個步驟可知，浮力的大小有時與深度有關，有時又與深度無關，對此正確的解釋是浮力的大小與物體排開液體的體積有關；
（5）圓柱體的密度是1.25×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根據F_浮=G-F求浮力大小；
（2）探究浸沒在液體中的物體所受浮力的大小與液體的密度有關時應控制排開的液體的體積相同；物體受到的浮力等于排開的液體收到的重力；
（3）為了探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關系，應控制液體種類相同，深度不同；
（4）研究液體中的物體所受浮力的大小與液體的深度的關系時，要控制物體排開液體的體積和密度都相同．
（5）物體的重力與測力計拉力之差是物體受到的浮力，根據浮力公式求出物體的體積，根據密度公式求出圓柱體的密度．

解答 解：（1）物體浸沒在水中時受到的浮力F_浮水=G-F=5N-1N=4N，浮力的方向豎直向上；
（2）探究浸沒在液體中的物體所受浮力的大小與液體的密度有關時應控制排開的液體的體積相同，故應選擇丁戊兩圖；由阿基米德原理可知，物體浸沒在鹽水中時，它排開鹽水的重力是5N-0.6N=4.4N；
（3）探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關系，應控制液體種類相同，深度不同，故應選擇丙丁兩圖；
（4）物體在水中的深度變大，彈簧測力計的示數變小，根據F_浮=G-F，物體受到的浮力變大，因沒有控制排開液體的體積相等，因此不能得出浮力大小與深度有關的結論．物體在水中的深度變大的同時，排開液體的體積變大，則說明了物體排開液體的體積越大，受到的浮力越大；
物體浸沒后，物體排開液體的體積不變，彈簧測力計的示數相同，物體受到浮力大小相同，則說明浸沒在液體中的物體浮力大小與物體的深度無關．
綜上，物體受到的浮力的小與物體排開的液體體積有關．
（6）由圖甲、丙所示實驗可知，圓柱體浸沒在水中時受到的浮力：
F_浮=G-F=5N-1N=4N；
由F_浮=ρ_水gV_排得圓柱體的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
圓柱體的密度為：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{5N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.25×10³kg/m³．
故答案為：（1）4；豎直向上；（2）4.4；（3）丁戊；（4）物體排開液體的體積；（5）1.25×10³．

點評 本題探究影響浮力大小的因素，重點考查了控制變量法在實際的中具體運用，對常見的錯誤認識做了澄清．