Question

19．小明同學在探究影響浮力大小的因素時，做了如圖所示的實驗．請你根據小明的實驗探究回答下列問題．

（1）在圖A中，用細線系住物塊A掛在彈簧測力計下，物塊A受到重力和彈簧秤對它的拉力作用．由圖可知物塊A的重力是8N．
（2）在C與E兩圖中，保持了排開液體的體積不變，研究浮力與液體密度的關系；根據A與E兩圖所標的實驗數據，利用公式F_浮=G-F_拉可求物體浸沒在鹽水中所受的浮力為2.4N．
（3）小明對ABCD四個步驟進行了觀察研究，發(fā)現浮力的大小有時與深度有關，有時與深度又無關．對此正確的解釋是浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關．
（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．

Answer 1

分析 （1）物體A處于靜止狀態(tài)，在空氣中受到的拉力和重力是一對平衡力，據此可知物體的重力等于彈簧秤的拉力，由彈簧秤示數可知物體的重力；
（2）掌握影響浮力大小的因素，判斷兩圖中改變的量和不變的量，得出影響浮力的因素；根據F_浮=G-F計算出在水中和鹽水中受到的浮力；
（3）根據公式F_浮=ρ_液gV_排分析浮力與V排的關系；
（4）根據在水中和在鹽水中排開液體的體積相等列出關系式求出鹽水的密度；或根據V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$計算出物體的體積，根據ρ_液=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$計算出鹽水的密度．

解答 解：（1）圖A中，物體A受到重力和彈簧秤對它的拉力作用，處于靜止狀態(tài)，二力是一對平衡力，大小相等；由彈簧秤示數可知，物體A的重力G=F_拉=8N；
（2）C與E兩圖，排開液體的體積不變，液體的密度不同，所以是研究浮力與液體密度的關系；
由A圖知，物體的重力為8N，由E圖知，物體浸沒在鹽水中時彈簧秤的拉力為5.6N，F_浮=G-F_拉=8N-5.6N=2.4N，所以在鹽水中受到的浮力為2.4N；
（3）由F_浮=ρ_液gV_排得，浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關；
（4）由AD知，浸沒在水中時的浮力F_浮=8N-6N-2N；
由題意知，在水和鹽水中排開液體的體積相等，則：$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{{ρ}_{鹽水}g}$，
代入數據得：$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=$\frac{2.4N}{{ρ}_{鹽水}×10N/kg}$，
解得：ρ_鹽水=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）彈簧秤；8；（2）液體密度；F_浮=G-F_拉；2.4；（3）增大； 無關；（4）1.2×10³．

點評 此題是探究影響浮力大小的因素實驗，考查了影響浮力的因素及控制變量法的應用，同時考查了有關浮力公式的應用，在（3）中確定V_排相等是解決此題的關鍵．