Question

20．小強用彈簧測力計、圓柱體、兩個相同的圓柱形容器，分別裝有一定量的水和鹽水，對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究，其裝置和彈簧測力計示數(shù)如圖所示．

（1）針對所給的情景，請你提出一個有價值的探究性問題：浮力的大小與什么因素有關(guān)？．
（2）針對你所提出的問題，提出合理猜想：浮力大小與排開液體的體積有關(guān)（或浮力大小與排開液體的密度有關(guān)）．
（3）分析圖甲、乙、丙，說明浮力的大小與排開液體的體積有關(guān)． 
（4）圓柱體浸沒在水中時受到的浮力是4N，圓柱體的體積是4×10^-4m³．
（5）用圖示實驗數(shù)據(jù)測出鹽水的密度是1.1×10³kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)F_浮=G-F_示比較浮力的大小，從實驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)與物理有關(guān)的問題；
（2）對實驗現(xiàn)象分析、推理后猜想；
（3）運用控制變量法，找出不變的量和變化的量，確定浮力與變化量之間的關(guān)系；
（4）根據(jù)F_浮=G-F_示求浸沒時在水中時F浮力大小，因為V_排=V_物，根據(jù)阿基米德原理可求V_物；
（5）根據(jù)阿基米德原理，求出物體浸沒在水排開水的體積，因在水中和鹽水中排開液體的體積相等，再求出液體的密度．

解答 解：（1）圖乙、丙、丁、戊彈簧測力計的示數(shù)分別為3.4N、1N、1N、0.6N，由F_浮=G-F_示，F(xiàn)_浮戊＞F_浮丙=F_浮丁＞F_浮乙，從所給的情景可以提出：浮力的大小與什么因素有關(guān)？
（2）通過對實驗現(xiàn)象的分析發(fā)現(xiàn)：乙、丙中物體排開液體的體積不同，故猜想是：浮力大小與排開液體的體積有關(guān)（或比較丁、戊，猜想：浮力大小與排開液體的密度有關(guān)）；
（3）分析圖甲、乙、丙，根據(jù)F_浮=G-F_示，物體受到的浮力大小不同，物體排開液體的密度不變，改變的是物體排開液體的體積，說明浮力的大小與排開液體的體積有關(guān)；
（4）圓柱體浸沒在水中時受到的浮力大小F_浮=G-F_示=5N-1N=4N；
圓柱體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{{{10}^{3}kg/m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
（5）圓柱體浸沒在鹽水中時受時的浮力F_浮鹽=G-F_示鹽=5N-0.6N=4.4N，
所以鹽水的密度ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽}}{gV}$=$\frac{4.4N}{10N/kg{{×10}^{-4}m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³．
故答案為：（1）浮力的大小與什么因素有關(guān)？
（2）浮力大小與排開液體的體積有關(guān)（或浮力大小與排開液體的密度有關(guān)）；
（3）排開液體的體積；
（4）4；4×10^-4；
（5）1.1×10³．

點評 本題涉及影響浮力大小因素、阿基米德原理、測液體的密度、控制變量法等知識，考查科學探究中的提出問題的能力和猜想能力．