Question

15．小明“探究浮力的大小跟那些因素有關”時，用水和另一種液體做了如圖所示的實驗，請仔細觀察圖并回答下列問題：（忽略繩的體積和重力，g取10N/kg）
（1）比較圖D和E可知，物體受到的浮力大小與液體密度有關．
（2）比較圖B和C（或D）可知，物體受到的浮力大小與排開液體的體積有關．
（3）在圖E中物體受到的浮力是2.4N．
（4）聰明的小明還通過以上實驗數據計算出物體的密度是4×10³kg/m³，鹽水的密度是1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）D和E兩圖物體排開液體的體積一定，液體的密度不同，根據F_浮=G-F_示求出浮力，得出浮力和液體密度的關系；
（2）要探究浮力的大小和排開液體的體積的關系，就要保證液體的密度和物體浸沒在液體中深度相同，而物體排開液體的體積不同；
（3）根據F_浮=G-F_示求出浮力；
（4）根據物體的重力計算出其質量，根據排開水的體積得知物體的體積，由公式ρ=$\frac{m}{V}$計算出物體的密度．
已知E圖物體受到的浮力，根據F_浮=ρ_水gV_排求出液體密度．

解答 解：（1）圖D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；
（2）要探究浮力的大小和排開液體的體積的關系，就要保證液體的密度和物體浸沒在液體中深度相同，而物體排開液體的體積不同，故B、C（或D）兩圖符合此條件；
（3）從圖A知物體的重力G=8.0N，圖E中知，彈簧測力計的示數F_E=5.6N，
則物體受到浮力F_浮E=G-F_E=8.0N-5.6N=2.4N；
（4）由圖C可知：物體浸沒時F_浮C=G-F_C=8N-6N=2N；
由F_浮=ρ_水gV_排得：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮C}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³；
物體的質量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{8N}{10N/kg}$=0.8kg，
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.8kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
由F_浮=ρ_液gV_排得：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮E}}{g{V}_{排}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）液體密度；（2）C或D；（3）2.4；（4）4×10³；1.2×10³．

點評 本題探究影響浮力大小的因素，主要考查控制變量法和阿基米德原理公式的應用，由一定的難度．