Question

11．小華在探究浮力大小與哪些因素有關的實驗中，做了如圖所示的實驗：

（1）比較甲和乙可知，物體受到的浮力F_浮=G-F₁（用圖中的物理量符號表示）．
（2）分析乙和丙可知，物體受到的浮力大小關系為：F_浮1大于F_浮2（選填“大于”、“等于”或“小于”）．可以得到的結論是，當液體密度相同時，物體排開的液體體積越大，受到的浮力越大．
（3）通過乙和丁的探究，不能得到浮力大小與液體密度的關系，其原因是排開液體體積（或V_排）不同．
（4）通過圖甲、丙、丁可以求得鹽水的密度，ρ_鹽水=$\frac{{G-F_3^{\;}}}{{G-{F_2}}}{ρ_水}$（用圖中的已知量表示，水的密度為ρ_水）．

Answer 1

分析 （1）物體在水中受到重力、浮力和彈簧測力計拉力的作用，由G=F₁+F_浮，由此得出浮力；
（2）由圖乙和丙彈簧測力計指針的位置判斷出F₁和F₂大小關系；由F_浮=G-F_示得出浮力的大小關系，運用控制變量法，找出不變的量和變化的量，確定浮力與變化量之間的關系；
（3）浮力大小與排開液體的密度和排開液體的體積有關，探究浮力大小與液體密度的關系時應控制排開液體的體積相同；
（4）先有稱重法求出在鹽水中的浮力，由物體在水中受到的浮力利用阿基米德原理求出V_排，最后由公式F_浮=G-F_示=ρ_鹽水gV_排求出鹽水的密度；

解答 解：
（1）由甲圖可知物體的重力為G；
乙圖中物體受到重力、拉力和浮力的作用，根據力的平衡條件可得G=F₁+F_浮，
所以物體受到的浮力F_浮=G-F₁；
（2）比較乙和丙兩圖可知，丙中彈簧測力計的示數大乙的示數，即F₁＜F₂，由F_浮=G-F_示可知，乙圖中物體受到的浮力大于丙圖中物體受到的浮力，F_浮1＞F_浮2；
在圖乙、丙中，液體的密度不變，而排開液體的體積不同，浮力不同，由此說明：當液體密度相同時，物體排開的液體體積越大，受到的浮力越大．
（3）浮力大小與液體的密度和排開液體的體積有關，探究浮力大小與液體密度的關系時，應控制排開液體的體積相同，改變液體的密度．
由乙和丁兩圖可知，水和鹽水的密度不同，物體排開水和鹽水的體積也不同，所以，不能得到浮力大小與液體密度的關系．
（4）由圖丙、丁可知，物體在水中與鹽水中時浸入的深度h相同，則V_排水=V_排鹽水，所以，通過圖甲、丙、丁可以求得鹽水的密度；
據圖甲和圖丙可得，物體浸在水中時受到的浮力：F_浮1=G-F₂；
據圖甲和圖丁可得，物體浸在鹽水中時受到的浮力：F_浮2=G-F₃；
由F_浮1=ρ_水gV_排水可得，物體排開水的體積：
V_排水=$\frac{{F}_{浮1}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$，
由前面分析可知，V_排鹽水=V_排水，
由F_浮2=ρ_鹽水gV_排鹽水可得，鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮2}}{g{V}_{排鹽水}}$=$\frac{G-{F}_{3}}{g×\frac{G-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{G-F_3^{\;}}}{{G-{F_2}}}{ρ_水}$；
故答案為：
（1）G-F₁；（2）大于；越大；（3）排開液體體積（或V_排）；（4）甲、丙、丁；$\frac{{G-F_3^{\;}}}{{G-{F_2}}}{ρ_水}$．

點評 本題考查探究浮力大小與哪些因素有關的實驗，要能正確對物體進行受到分析，熟練運用阿基米德原理公式分析浮力大小，關鍵是熟練運用控制變量法．