Question

8．小明同學在探究影響浮力大小的因素時，做了如圖所示的實驗．請你根據小明的實驗探究回答下列問題（g取10N/kg）

（1）比較圖AB，說明浸在液體里的物體會受到浮力的作用；比較圖B與圖C可得到的結論是在液體密度一定時，排開液體的體積越大，物體所受到的浮力越大
（2）在C與E兩圖中，保持了排開液體的體積不變，研究浮力與液體密度的關系；這種研究方法叫做控制變量法．
（3）根據A與C兩圖所標的實驗數據，可知物體浸沒在水中所受的浮力為2N；還可以測得物體的密度為4×10³ kg/m³
（4）根據A與E兩圖所標的實驗數據，可知物體浸沒在鹽水中所受的浮力為2.4N，鹽水的密度為1.2 g/cm³．

Answer 1

分析 （1）掛在彈簧測力計下的物體，若浸入液體中，彈簧測力計的示數減小就說明物體受到了豎直向上的浮力；
（2）C、E兩圖中液體的密度是不同的，CE兩圖中物體排開液體的體積相同，根據F_浮=G-F_示求出浮力，若浮力相等就說明浮力的大小和物體排開液體的密度無關；影響浮力大小的因素是多個，實驗時要采用控制變量法；
（3）由A、C兩圖，根據F_浮=G-F_示求出浮力，得出浮力，再由阿基米德原理求出物體的體積，根據密度公式可求物體密度的關系；
（4）由A、E兩圖，根據F_浮=G-F_示求出浮力，得出浮力，再由阿基米德原理求出液體密度．

解答 解：（1）由圖A可知，物體的重力是8N，在圖B中，物體浸入水中時彈簧測力計的示數變為7N，示數減小了就說明物體受到了豎直向上的浮力；
B、C兩圖中物體浸入的是同種液體，液體的密度是一定的，C圖中物體排開水的體積比較大；
根據F_浮=G-F_示可知，C圖中物體受到的浮力等于8N-6N=2N，B圖中物體受到的浮力等于8N-7N=1N；
由此得出：在液體的密度一定時，物體排開液體的體積變大時，物體受到的浮力就會變大；
（2）圖C與圖E，物體都是浸沒，物體排開液體的體積是一定的，但液體密度不同，是探究浮力的大小和液體密度的關系，鹽水密度比水的密度大，物體浸在鹽水的浮力（8N-5.6N=2.4N）大于水中的浮力（8N-6N=2N），所以得出結論：在物體排開液體的體積一定時，液體的密度越大，物體受到的浮力就越大；
探究浮力大小和液體密度的關系時，保證了物體排開液體體積一定，這種探究方法就叫控制變量法；
（3）由A、C兩圖，根據F_浮=G-F_示=8N-6N=2N；
由阿基米德原理，F_浮=ρ_液gV_排，完全浸沒的物體體積等于排開液體的體積，V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³；
物體的質量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg，
物體的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.8kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³；
（4）由A、E兩圖，根據F_浮′=G-F_示′=8N-5.6N=2.4N，
由阿基米德原理，F_浮′=ρ_液gV_排，
鹽水的密度：ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}′}{g{V}_{排}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³=1.2g/cm³．
故答案為：（1）AB；在液體密度一定時，排開液體的體積越大，物體所受到的浮力越大；（2）液體密度；控制變量法；（3）2；4×10³；（4）2.4；1.2．

點評 本題考查了探究影響物體所受浮力大小因素的實驗，側重考查了控制變量的應用，一個現象受到多個因素的影響時，研究其中一個因素的作用時，一定采用控制變量法，要注意保證其它因素是相同的．