Question

12．小明同學(xué)在探究影響浮力大小的因素時(shí)，做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)探究回答下列問題．

（1）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(guān)系；根據(jù)A與E兩圖所標(biāo)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知物體浸沒在鹽水中所受的浮力為2.4N．
（2）小明對(duì)ABCD四個(gè)步驟進(jìn)行了觀察研究，發(fā)現(xiàn)浮力的大小有時(shí)與深度有關(guān)，有時(shí)與深度又無關(guān)．對(duì)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(dāng)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(guān)．（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）
（3）在小明實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出鹽水的密度為1.2g/cm³．
（4）實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)觀察到將同一物體浸沒在密度大的液體中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越小，于是他靈機(jī)一動(dòng)，在彈簧測(cè)力計(jì)下掛一個(gè)重為1.5N的物體，如圖乙所示，當(dāng)他把物體浸沒在水中時(shí)，如圖丙所示，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為0.5N，他就在0.5N對(duì)應(yīng)標(biāo)上1.0g/cm³的字樣；當(dāng)他把物塊浸沒在酒精中時(shí)，如圖丁所示，應(yīng)該在彈簧測(cè)力計(jì)刻度盤的0.7N處對(duì)應(yīng)標(biāo)上0.8g/cm³的字樣，可將圖甲中的裝置改成一個(gè)液體密度秤．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）根據(jù)公式F_浮=ρ_液gV_排分析浮力與V排的關(guān)系；
（3）根據(jù)F_浮=G-F計(jì)算出在水中和鹽水中受到的浮力，根據(jù)V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$計(jì)算出物體的體積，根據(jù)ρ_液=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$計(jì)算出鹽水的密度；
（4）根據(jù)阿基米德原理求出，物體在酒精中受到的浮力，根據(jù)稱重法求出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為此時(shí)在彈簧測(cè)力計(jì)刻度盤的位置．

解答 解：
（1）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(guān)系；
F_浮=G-F=8N-5.6N=2.4N，所以在鹽水中受到的浮力為2.4N；
（2）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(dāng)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(guān)；
（3）由AD知，浸沒在水中時(shí)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：$\frac{{F}_{水浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{鹽水浮}}{{ρ}_{鹽水}g}$代入數(shù)據(jù)得：
$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=$\frac{2.4N}{{ρ}_{鹽水}×10N/kg}$；解得：ρ_鹽水=1.2×10³kg/m³．
（4）根據(jù)F_浮=ρgV_排可知，物體浸沒時(shí)排開水的體積和本身的體積相等，
當(dāng)他把物塊浸沒在水中時(shí)，受到的浮力：F_浮=G-F′=1.5N-0.5N=1N，
根據(jù)阿基米德原理得：1N=ρ_水gV_排-----①
當(dāng)他把物塊浸沒在酒精中時(shí)，F(xiàn)_浮酒=ρ_酒gV_排-----②
因?yàn)閮烧吲砰_液體的體積V_排相等，所以①②兩式相比可得：
F_浮酒=0.8N，因此0.8g/cm³字樣應(yīng)標(biāo)在彈簧測(cè)力計(jì)的1.5N-0.8N=0.7N處．
故答案為：（1）液體密度；2.4；（2）增大； 無關(guān)；（3）1.2×10³；（4）0.7．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究影響浮力大小的因素實(shí)驗(yàn)，考查了影響浮力的因素及控制變量法的應(yīng)用，同時(shí)考查了有關(guān)浮力公式的應(yīng)用，在（3）中確定V_排相等是解決此題的關(guān)鍵．