Question

17．在“探究浮力的大小跟哪些因素有關”時，提出了如下的多種猜想：
A．可能與物體浸沒在液體中的深度有關；  
B．可能與物體的密度有關；
C．可能與物體的體積有關；
D．可能與物體浸在液體中的體積有關；
E．可能與液體的密度有關；
為了驗證上述猜想，小明利用下列器材做了如圖所示的實驗．
器材：體積相等的鐵塊、銅塊，彈簧測力計，一杯水，一杯鹽水，細繩．
（1）分析比較實驗③④，可以驗證猜想D是正確的：分析比較實驗④⑤，可以驗證猜想A是錯誤的（選填序號字母）；
（2）分析比較實驗①⑤與②⑥，可以驗證猜想B是錯誤的；
（3）分析比較實驗⑥⑦可得：浸在液體中的物體所受浮力的大小與液體的密度有關；
（4）由圖知：鐵塊浸沒在水中受到的浮力是2N，鹽水的密度為1.2×10³kg/m³；
（5）該實驗探究主要運用的科學探究方法是：控制變量法．

Answer 1

分析 （1）應用控制變量法分析圖③④所示實驗與圖④⑤所示實驗，根據實驗控制的變量與實驗現象得出實驗結論，然后分析答題；
（2）分析①⑤與②⑥所示實驗，根據實驗控制的變量與實驗現象分析答題；
（3）在進行讀數時，注意測力計的分度值；根據F_浮=G-F來得出銅塊在鹽水中受到浮力的大小；
（4）要探究浮力與液體密度的關系，需使V_排相同，液體密度不同；
根據V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{G}{gV}$計算出銅塊的體積，求出物體完全浸沒在鹽水中的浮力，由公式ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$得出鹽水的密度；
（5）探究影響浮力大小的因素，應該應用控制變量法．

解答 解：（1）由③④所示實驗可知，鐵塊浸入水中的體積不同，鐵塊受到的浮力不同，由此可知，浮力與物體浸在液體中的體積有關，因此可以驗證猜想D是正確的；由④⑤所示實驗可知，鐵塊浸沒在水中的深度不同而受到的浮力相同，由此可知，物體受到的浮力與物體浸入液體的深度無關，因此可以驗證猜想A是錯誤的．
（2）由①⑤與②⑥可知，鐵塊與銅塊的體積相同密度不同，它們排開液體的密度與體積相同，它們受到的浮力相等，由此可知，物體受到的浮力與物體的密度無關，因此可以驗證猜想B是錯誤的．
（3）由 ⑥⑦所示實驗可知，銅塊排開水與鹽水的體積相同而受到的浮力不同，由此可知，浸在液體中的物體所受浮力的大小與液體的密度有關．
（4）由圖①④可知：鐵塊完全浸沒在水中時受到的浮力F_浮鐵=G_鐵-F=3.0N-1.0N=2.0N；
由②⑥可知，銅塊浸沒在水中受到的浮力F_浮=4N-2N=2N，
由F_浮=ρ_水gV_排，
銅塊的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，
由②⑦可知，銅塊浸沒在鹽水中受到的浮力F_浮′=4N-1.6N=2.4N，
由F_浮′=ρ_鹽水gV_排，可得，
鹽水的密度ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g×\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{F}_{浮}^{′}{ρ}_{水}}{{F}_{浮}}$=$\frac{2.4N×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{2N}$=1.2×10³kg/m³．
（5）該實驗探究主要運用的科學探究方法是控制變量法．
故答案為：（1）D；A；（2）B；（3）⑥⑦；（4）2N；1.2×10³；（5）控制變量法．

點評 本題考查了實驗現象分析，應用控制變量法分析圖示實驗即可正確解題，本題難度不是很大，同時考查了浮力的計算及阿基米德原理的應用，在熟練掌握公式的同時，要能夠熟練變形應用．