Question

5．為了探究浮力大小跟哪些因素有關，某興趣小組的同學，用同一物體進行了如圖所示的操作，并記下物體靜止時彈簧測力計的示數．圖乙中物體未放入前溢水杯裝滿水，物體浸沒后用量筒測出溢出水的體積，如圖丁所示．

（1）為了探究浮力的大小與液體密度的關系，應選擇甲、丙兩圖；該小組同學通過比較F₁和F₂的大小，得到“浮力大小與物體浸沒的深度有關”的結論，產生錯誤的原因是物體接觸了容器底．
（2）物體浸沒在水中時所受浮力大小為0.5N，鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）探究浮力的大小與液體密度的關系，控制的變量應該是排開水的體積和浸沒的深度；
探究浮力的大小與浸沒深度的關系，控制的變量應該是排開水的體積和液體的密度，改變深度，但不能接觸容器底；
（2）讀出排開水的體積，根據F_浮=G_排=ρ_水gV_排求出浮力；
根據F_浮=G-F_拉求出物體重力和物體在鹽水中受到的浮力，根據F_浮=ρ_鹽水gV_排求出鹽水的密度．

解答 解：（1）探究的是浮力的大小與液體密度的關系，應控制排開水的體積和浸沒的深度相同，改變液體密度，符合要求的是圖甲、丙；
探究浮力的大小與浸沒深度的關系，控制的變量應該是排開水的體積和液體的密度，改變深度，選擇圖甲和乙，比較F₁和F₂的大小，得出結論，但是圖乙中的物體接觸了容器底，使得讀數變小，產生了錯誤結論；
（2）量筒中排開水的體積V_排=50cm³=50×10^-6m³，
物體浸沒在水中時所受浮力F_浮=G_排=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×50×10^-6m³=0.5N，
物體重力G=F_浮+F_拉=0.5N+1.5N=2N，
物體在鹽水中受到的浮力F_浮′=G-F_拉′=2N-1.4N=0.6N，
由F_浮=ρ_鹽水gV_排得：
鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.6N}{10N/kg×50×1{0}^{-6}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）甲、丙；F₂；物體接觸了容器底；（2）0.5；1.2×10³．

點評 此題主要考查的是學生對浮力大小影響因素、浮力計算公式的理解和掌握，弄明白控制變量法在實驗中的應用是解決此題的關鍵．