Question

13．為了探究浮力大小跟哪些因素有關(guān)，某興趣小組的同學(xué)，用同一物體進(jìn)行了如圖所示的操作，并記下物體靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)．圖乙中物體未放入前溢水杯裝滿水，物體浸沒(méi)后用量筒測(cè)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(guān)系，應(yīng)選擇甲、丙兩圖；該小組同學(xué)通過(guò)比較F₁和F₂   的大小，得到“浮力的大小與物體浸沒(méi)的深度有關(guān)”的結(jié)論，產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是物體接觸了容器底．
②物體浸沒(méi)在水中時(shí)所受浮力大小為0.5 N，鹽水的密度為1.2×10³ kg/m³．

Answer 1

分析 （1）探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系，控制的變量應(yīng)該是排開(kāi)水的體積和浸沒(méi)的深度；
探究浮力的大小與浸沒(méi)深度的關(guān)系，控制的變量應(yīng)該是排開(kāi)水的體積和液體的密度，改變深度，但不能接觸容器底；
（2）讀出排開(kāi)水的體積，根據(jù)F_浮=G_排=ρ_水gV_排求出浮力；根據(jù)F_浮=G-F_拉求出物體重力和物體在鹽水中受到的浮力，根據(jù)F_浮=ρ_鹽水gV_排求出鹽水的密度．

解答 解：（1）探究的是浮力的大小與液體密度的關(guān)系，應(yīng)控制排開(kāi)水的體積和浸沒(méi)的深度相同，改變液體密度，符合要求的是圖甲、丙；
探究浮力的大小與浸沒(méi)深度的關(guān)系，控制的變量應(yīng)該是排開(kāi)水的體積和液體的密度，改變深度，選擇圖甲和乙，比較F₁和F₂的大小，得出結(jié)論，但是圖乙中的物體接觸了容器底，使得讀數(shù)變小，產(chǎn)生了錯(cuò)誤結(jié)論；
（2）量筒中排開(kāi)水的體積V_排=50cm³=50×10^-6m³，
物體浸沒(méi)在水中時(shí)所受浮力F_浮=G_排=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×50×10^-6m³=0.5N，
物體重力G=F_浮+F_拉=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=ρ_鹽水gV_排得：
鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.6N}{10N/kg×50×1{0}^{-6}{m}^{-6}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：①甲、丙；F₂；物體接觸了容器底；②0.5；1.2×10³．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)浮力大小影響因素、浮力計(jì)算公式的理解和掌握，弄明白控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用是解決此題的關(guān)鍵．