Question

4．小明用一個(gè)彈簧測力計(jì)、一個(gè)金屬塊、兩個(gè)相同的燒杯（分別裝有一定量的水和煤油），對浸在液體中的物質(zhì)所受的浮力進(jìn)行了探究．如圖為探究過程及有關(guān)數(shù)據(jù)：

（1）比較圖B、C、D，說明浮力大小跟物體排開液體的體積有關(guān)；
（2）比較圖D、E，說明浮力大小跟液體的密度有關(guān)；
（3）金屬塊完全浸在煤油中所受的浮力是2.4N；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)提供的信息，計(jì)算金屬塊的密度約為3.3×10³kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 物體在液體中受到豎直向下的重力G，豎直向上的彈簧測力計(jì)的拉力F，
豎直向上的浮力F_浮作用而靜止，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可得F_浮=G-F；
（1）分析圖B、C、D，看物體所受浮力與物體排開液體體積間的關(guān)系，從而得出結(jié)論．
（2）探究浮力與密度的關(guān)系，應(yīng)控制物體排開液體的體積相同而液體種類不同，分析各圖，找出符合條件的圖片．
（3）由圖A求出物體的重力，由圖E求出彈簧測力計(jì)對物體的拉力，然后由平衡條件求出物體在煤油中受到的浮力．
（4）根據(jù)F_浮=ρgV_排變形可求得金屬塊排開煤油的體積，因?yàn)槿�部浸沒，所以V_排=V_物，根據(jù)金屬塊的重力可求得其質(zhì)量，然后可求得密度．

解答 解：（1）由圖B、C、D可知，物體浸入水的體積不同，即物體排開水的體積不同，
物體受到的浮力不同，這說明：浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)．
（2）探究浮力與密度的關(guān)系，應(yīng)控制物體排開液體的體積相同而液體種類不同，
由圖D和圖E可知，物體排開液體的體積相同，兩燒杯中液體不同，液體密度不同，
物體受到的浮力不同，因此圖D、E說明浮力大小跟液體密度有關(guān)．
（3）由圖A可知，物體的重力G=10N，由圖E可知，物體浸沒在煤油中時(shí)，
彈簧測力計(jì)對物體的拉力F=7.6N，則物體受到的浮力F_浮=G-F=10N-7.6N=2.4N．
（4）由F_浮=ρgV_排可得，V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.4N}{0.8×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=3×10^-4m³，
因?yàn)槿�部浸沒，所以V_排=V_物=3×10^-4m³，
金屬塊的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{10N}{10N/kg}$=1kg，
則金屬塊的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{1kg}{3×1{0}^{-4}{m}^{3}}$≈3.3×10³kg/m³．
故答案為：（1）物體排開液體的體積；（2）D、E；（3）2.4；3.3×10³kg/m³．

點(diǎn)評 本題是探究影響浮力大小的實(shí)驗(yàn)，目就是考查學(xué)生對控制變量法的掌握，看學(xué)生能否靈活應(yīng)用該方法解決問題．