Question

12．小明同學在探究影響浮力大小的因素時，做了如圖甲所示的實驗．請你根據小明的實驗探究回答下列問題．
（1）BCDE四種情況下，B圖中金屬塊所受到的浮力最小．
（2）做B、C兩次實驗，是為了探究浮力大小與排開液體體積的關系．
（3）做C、D兩次實驗，是為了探究浮力的大小與物體浸沒深度是否有關．
（4）在小明實驗的基礎上，根據有關實驗數據，可以計算出鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．
（5）小明用所學的浮力知識自制了“密度計”：選擇一根飲料吸管，在其下端加適當的配重后封閉，使其能豎直漂浮在液面中．若放入水中，水面在管的A點處；放入另一種液體中，液面在B點處（如圖乙）．
①“密度計”上刻度A、B可分別表示的液體密度，則ρ_液＞ρ_水（選填“＞”、“＜”或“=”）．
②為了使簡易密度計上兩條刻度線之間的距離大一些，以使測量結果更精確，你的改進方法是換更細的吸管．

Answer 1

分析 （1）金屬塊在液體中受到重力、浮力和彈簧測力計拉力的作用，在數值上重力=浮力+拉力，則F_浮=G-F，重力相同，拉力越大，則浮力越小；
（2）分析BC所示實驗，根據實驗所控制的變量與實驗現象，得出結論；
（3）探究物體受到的浮力與物體浸沒深度是否有關，應控制液體密度相等而物體浸沒深度不同，分析圖示實驗情景即可正確解題；
（4）根據稱重法求出物體的所受的浮力，在根據浮力的計算公式求出物體的體積，根據稱重法求出物體在鹽水中的所受的浮力，最后根據F_浮=ρgV_排公式變形求出鹽水的密度；
（5）①密度計的質量一定，在液體中受力平衡，受到的浮力總是等于重力，被測液體的密度越大，排開液體的體積越小，浸入液體部分也越小，據此可以分析密度計的刻度由上至下數值逐漸增大；
②為了使測量結果更準確，使密度計上兩條刻度線之間的距離大一些，因為△V=sh，所以可知減小S，即可使h變大，據此設計即可．

解答 解：
（1）物體浸入液體中，物體的重力=浮力+拉力，物體受到的浮力越小，彈簧測力計的示數越大，由圖示實驗數據可知，B圖中金屬塊受到的浮力最小；
（2）由圖CD所示實驗可知，物體排開液體的密度相同而排開液體的體積不同，CD兩次實驗，是為了探究物體所受浮力大小與排開液體體積有關；
（3）由圖BC所示實驗可知，金屬塊排開液體的密度都相同，只有物體浸沒深度不同，因此該實驗是為了探究浮力大小與物體浸沒深度是否有關；
（4）物體浸沒在水中所受浮力大小為8N-6N=2N，
根據公式F_浮=ρgV_排得：
V_排水=V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³，
物體浸沒在鹽水中所受浮力大小為${F}_{浮}^{′}$=8N-5.6N=2.4N，
因為都是浸沒，所以V_排水=V_排鹽水=2×10^-4m³，
根據公式${F}_{浮}^{′}$=ρ_鹽水gV_排鹽水得：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排鹽水}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³；
（5）①密度計是漂浮在液體中，所受浮力等于本身的重力，保持不變，如果液體的密度越大，則密度計浸入液體中的體積越小，即越往上浮，則露出液面部分的長度越長；所以密度計的刻度是越往下值越大；故ρ_液＞ρ_水；
②因為△V=sh，所以使h變大，應減小S即可，具體做法是：用更細的吸管．
故答案為：（1）B；（2）排開液體體積；（3）C、D；（4）1.2×10³；（5）①＞；②換更細的吸管．

點評 此題主要是探究影響浮力大小的因素，實驗表明，浸在液體中的物體受到浮力的作用，浮力的大小與液體的密度和排開液體的體積有關，應用控制變量法是正確解題的關鍵．