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；
（2）乙圖中物體對杯底的壓力為0.3 N；
（3）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關系時，應控制物體排開液體的體積和深度相同，改變液體的密度；
（2）對甲和乙中的物體受力分析，根據平衡條件得出等式，聯立等式即可求出乙中溢水杯對物體的支持力，物體受到的支持力和對容器的壓力是一對相互作用力，二力大小相等；
（3）根據量筒的分度值讀出排開（溢出）水的體積，根據阿基米德原理求出受到的浮力，進一步求出物體的重力，根據稱重法求出物體浸沒在鹽水中受到的浮力，根據阿基米德原理求出鹽水的密度．

解答 解：
（1）探究浮力的大小與液體密度關系時，應控制物體排開液體的體積和深度相同，改變液體的密度，由圖可知甲、丙兩圖符合；
（2）甲中的物體受到豎直向上的浮力和彈簧測力計的拉力以及豎直向下的重力作用處于平衡狀態，
由力的平衡條件可得：F_浮+F₁=G--------①，
乙中物體接觸容器底部，此時物體受到豎直向上的浮力、彈簧測力計的拉力、溢水杯的支持力和豎直向下的重力，處于平衡狀態，
則F_浮+F₂+F_支持=G-------②，
因物體受到的浮力不變，物體的重力不變，
所以，由①②可得：F_支持=F₁-F₂=1.5N-1.2N=0.3N，
因物體受到的支持力和對容器的壓力是一對相互作用力，二力大小相等，
所以，乙圖中物體對杯底的壓力為0.5N；
（3）由圖丁可知，物體排開（溢出）水的體積：V_排=50ml=50cm³=5×10^-5m³，
物體浸沒在水中時受到的浮力：
F_浮=G_排=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-5m³=0.5N，
代入①式可得，物體的重力：
G=F_浮+F₁=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=ρgV_排得，鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.6N}{10N/kg×5×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）甲、丙；（2）0.3；（3）0.5；1.2×10³．

點評 本題考查了影響浮力大小因素的實驗，涉及到控制變量法和稱重法求浮力、阿基米德原理的應用，正確的對甲乙中的物體受力分析是關鍵．