Question

14．江濤同學用一個彈簧測力計、一個金屬塊、兩個相同的燒杯（分別裝有一定量的水和酒精），對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究．如圖表示探究過程及相關數(shù)據．

（1）分析圖B、C、D，說明浮力大小跟物體排開液體的體積有關；
（2）分析圖D、E，說明浮力大小跟液體密度有關；
（3）金屬塊浸沒在水中時，受到的浮力是1N，金屬塊的體積是1×10^-4m³，金屬塊的密度是5×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）B、C、D中液體密度相同，物體排開液體的體積不同，彈簧測力計的示數(shù)不同，根據控制變量法的思想得出實驗結論；
（2）物體所受浮力的大小與液體的密度和物體排開液體的體積有關，要探究浮力和液體密度的關系，根據控制變量法的思想設計實驗；
（3）根據彈簧測力計的分度值讀出彈簧測力計的示數(shù)，根據稱重法F_浮=G-F_示計算屬塊浸沒在水中所受的浮力．根據金屬塊的重力除以g求出金屬塊的質量；根據金屬塊浸沒在水中時排開水的體積得出金屬塊的體積；根據密度公式求出金屬塊的密度．

解答 解：（1）由圖B、C、D所示實驗可知，物體排開水的體積不同，探究過程中控制了液體的密度相同，物體排開液體的體積不同，彈簧測力計的示數(shù)不同，說明浮力和物體排開液體體積有關；
（2）物體所受浮力的大小與液體的密度和物體排開液體的體積有關，要探究浮力和液體密度的關系，就要控制物體排開液體的體積相等，而液體的密度不同，D和E中，物體均浸沒，排開液體的體積均等于物體自身的體積，D中液體為水，E中液體為酒精，液體的密度不同，符合題意；
（3）由圖示測力計可知，其分度值為0.2N，由A圖知金屬塊的重力為：5N，由D圖知浸沒在水中彈簧測力計的示數(shù)為4N，則金屬塊浸沒在水中的浮力F_浮=G-F_示=5N-4N=1N．
由G=mg可知，金屬塊的質量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{5N}{10N/kg}$=0.5kg，
由浮力公式：F_浮=ρ_水gV_排可知，
金屬塊的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
金屬塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.5kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³．
故答案為：（1）排開液體的體積；（2）D、E；（3）1；1×10^-4；5×10³kg/m³．

點評 本題考查了浸在液體中的物體所受的浮力的探究實驗，解題的關鍵是掌握影響浮力大小的因素，得出實驗結論和設計實驗時要注意應用控制變量法．