Question

3．探究“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗．
實驗器材：體積相同的甲、乙兩物體（ρ_甲＞ρ_乙＞ρ_鹽水＞ρ_水），彈簧測力計，一杯水，一杯鹽水，細繩．
胡明利用上述器材完成實驗，記錄數據如下表：

實驗 次數	物體	物體重力/N	液體密度g/cm3	物體浸在液體中的體積/cm3	物體浸在液體中時測力計的示數/N	物體浸在液體中所受的浮力/N
1	甲	4	1.0	40	3.6	0.4
2	甲	4	1.0	60	3.4	0.6
3	甲	4	1.0	100	3.0	1.0
4	甲	4	1.2	100	①	②
5	乙	2	1.2	100	0.8	1.2

（1）在第4次實驗中，彈簧測力計的示數如圖所示．這個彈簧測力計的分度值為0.2N，表格中①的數據為2.8N，②的數據為1.2N．
（2）分析比較第1、2、3次實驗，能夠得到物體在液體中受到的浮力大小與排開液體的體積有關；分析比較第3、4次實驗，能夠得到物體在液體中受到的浮力大小與液體的密度有關．
（3）探究物體在液體中受到的浮力大小與物體本身密度的關系時，應分析比較4、5兩次實驗，根據實驗數據可知物體在液體中受到的浮力大小與物體密度無關．（選填“有關”或“無關”）
（4）請試著通過第3次的實驗數據計算出甲物體的密度為4×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）確定測力計的最小分度值，讀出測力計的示數，根據F_浮=G-F_拉計算出浮力；
（2）運用控制變量法探究浮力的大小與物體排開液體體積的關系時，必須控制液體密度不變；探究浮力的大小與液體密度的關系時，必須控制排開液體體積不變；
（3）探究浮力的大小與物體密度的關系，可以選擇其他因素相同而物體密度不同的幾次實驗，并根據幾次浮力的大小是否相等，得出結論；
（4）根據第3次的實驗數據得出重力，根據G=mg求出質量，再根據密度公式求出密度．

解答 解：（1）在第4次實驗中，由圖示可知，該彈簧測力計的分度值是0.2N，物體浸在液體中時測力計的示數為2.8N，則物體浸在液體中所受的浮力：F_浮=G-F_拉=4N-2.8N=1.2N；
（2）分析比較第1、2、3次實驗，其它因素都相同，只有排開液體的體積不同，而浮力大小不同，所以可得出：物體在液體中受到的浮力大小與排開液體的體積有關；
分析比較第3、4次實驗，其它因素都相同，只有液體的密度不同，而浮力大小不同，所以可得出：物體在液體中受到的浮力大小與液體的密度有關．
（3）探究物體在液體中受到的浮力大小與物體本身密度的關系時，應選擇排開液體體積相同、液體密度相同但物體密度不同的操作，由表格數據可知，應比較4、5兩次實驗，通過計算可知浮力兩次都為1.2N，所以物體在液體中受到的浮力大小與物體密度無關．
（4）根據第3次的實驗數據可知，物體的重力G=4N，
則物體的質量為：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4N}{10N/kg}$=0.4kg；
物體的體積等于物體浸在液體中的體積，即V=100cm³=1×10^-4m³；
則物體的密度為：ρ_物=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.4kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案為：
（1）0.2；2.8；1.2；（2）排開液體的體積；液體的密度；（3）4、5；無關；（4）4×10³．

點評 物體所受浮力受兩個因素影響，一是排開液體體積，二是排開液體的密度．其他因素都和浮力沒有關系；要學會靈活運用控制變量法探究物理問題．