Question

9．小明同學(xué)在探究影響浮力大小的因素時，做了如圖1所示的實驗，請你根據(jù)小明的實驗探究回答下列問題：
（1）分析圖1B、C、D，說明浮力大小跟物體排開液體的體積有關(guān)．
（2）對比圖1C、E兩圖，可以探究浮力大小是否與液體密度有關(guān)，并可得出結(jié)論：在排開液體體積相同條件下，物體浸入液體的密度越大，所受浮力越大．

（3）在小明實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可以計算出鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．
（4）小明還想探究浮力大小與物體形狀是否有關(guān)，于是他用同一塊橡皮泥（不溶于水），分別揉成“圓球”、捏成“碗狀”放入適量水中，橡皮泥靜止時如圖2所示．“圓球”橡皮泥受到的浮力小于（選填“大于”、“等于”或“小于”）“碗狀”時受到的浮力；由此小明得出物體受到的浮力與其形狀有關(guān)的結(jié)論，部分同學(xué)卻不同意該結(jié)論，他們指出其中的錯誤原因是：小明只關(guān)注了橡皮泥形狀的改變，沒有控制橡皮泥排開液體的體積相同．

Answer 1

分析 （1）分析B、C、D中相同的量和不同的量，利用控制變量法得出浮力大小與物體排開液體體積的關(guān)系；
（2）分析C、E兩幅圖相同的量和不同的量，得出浮力大小于液體密度的關(guān)系；
（3）根據(jù)測力計的示數(shù)分別計算出兩種情況下浮力的大小，C和E兩幅圖物體排開液體的體積相等，可根據(jù)阿基米德原理的變形公式V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g{V}_{排}}$列出方程，計算出鹽水的密度；
（4）物體的重力大于受到的浮力時物體下沉，物體的重力等于受到的浮力時物體漂浮或懸浮，同一物體的質(zhì)量不變，據(jù)此進行解答；
要探究浮力大小與物體形狀是否有關(guān)時，應(yīng)控制物體排開液體的體積和液體的密度不變，改變物體的形狀．

解答 解：（1）由圖B、C、D可知，物體浸入水的體積不同，即物體排開水的體積不同，測力計的示數(shù)不同，可知物體受到的浮力不同，這說明：浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)．
（2）C、E兩幅圖，物體完全浸沒在水和鹽水中，排開液體的體積相同，液體的密度不同，探究浮力與液體密度的關(guān)系，可知物體排開液體的體積相同，液體的密度越大，物體所受浮力越大；
（3）由圖A可知，物體的重力G=8N，由圖C可知，物體浸沒在水中時，彈簧測力計對物體的拉力F=6N，則物體受到的浮力F_浮1=G-F=8N-6N=2N．
由圖E可知，物體浸沒在鹽水中時，彈簧測力計對物體的拉力F=5.6N，則物體受到的浮力F_浮2=G-F=8N-5.6N=2.4N．
物體排開液體的體積相等，則：$\frac{{F}_{浮1}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮2}}{{ρ}_{鹽水}g}$
則ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮2}•{ρ}_{水}}{{F}_{浮1}}$=$\frac{2.4N×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{2N}$=1.2×10³kg/m³；
（4）由物體的浮沉條件可知，橡皮泥下沉?xí)rF_浮1＜G，橡皮泥漂浮時F_浮2=G，則F_浮1＜F_浮2；
若要探究浮力大小與形狀的關(guān)系，應(yīng)控制液體的密度和物體排開液體的體積相等，由題意可知兩次排開液體的體積不同，錯誤原因就是沒有利用控制變量法，即沒有控制物體都要排開相同體積的液體．
故答案為：
（1）物體排開液體的體積；
（2）液體密度；在排開液體體積相同；物體浸入液體的密度越大，所受浮力越大；
（3）1.2×10³；
（4）小于；排開液體的體積相同．

點評 此題考查了浮力大小的影響因素，采用了控制變量法，分析問題時找準(zhǔn)什么量在變，什么量不變；題中還涉及到了利用稱重法計算浮力．