Question

10．為了探究“浸在液體中的物體所受的浮力跟它排開的液體所受的重力”的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的探究過程，請(qǐng)根據(jù)圖形提示，完成下列填空：

（1）與A圖比較，C圖中彈簧秤的示數(shù)會(huì)變小，其原因是金屬塊受到水的浮力，浮力的方向是豎直向上．
（2）圖C和圖D中金屬塊所受的浮力不同，這是由于排開水的體積不同或排開水的重力不同的原因引起的．
（3）選用其他液體多次實(shí)驗(yàn)后，可得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受的浮力大小等于物體排開液體所受的重力或G_排．
（4）浸沒在水中的金屬塊勻速向下運(yùn)動(dòng)過程中，金屬塊所受的浮力不變（選填“變小”、“變大”或“不變”），該實(shí)驗(yàn)還可以說明浮力與物體浸沒的深度無關(guān)．
（5）金屬塊的密度是4×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）浸在液體中的物體受到液體豎直向上的浮力作用；
（2）結(jié)合影響浮力大小的因素及C、D兩圖進(jìn)行分析即可；
（3）阿基米德原理：浸在液體中的物體受到浮力等于其排開液體所受的重力；
（4）根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排判斷浮力的大小變化，從而得出結(jié)論；
（5）根據(jù)完全浸沒時(shí)的浮力求出V排，得出物體的體積，計(jì)算出物體的密度．

解答 解：（1）浮力的方向是豎直向上的．
（2）圖C和圖D中，金屬塊排開水的體積不同，所以金屬塊所受的浮力不同．
（3）經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論：浸在液體中的物體所受的浮力大小等于其排開液體的重力．
（4）浸沒在水中的金屬塊勻速向下運(yùn)動(dòng)過程中，由于排開水的體積不變，所以金屬塊所受的浮力不變；
浸沒在金屬塊在水中的深度發(fā)生了變化，浮力沒變，可以說明浮力與物體浸沒的深度無關(guān)．
（5）由A知，金屬塊的質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2N}{10N/kg}$=0.2kg；
金屬塊完全浸沒時(shí)的浮力：F_浮=G-F=2N-1.5N=0.5N；
由F_浮=ρ_液gV_排得，V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.5×10^-4m³；
金屬塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案為：（1）豎直向上；（2）排開水的體積不同或排開水的重力不同；（3）等于物體排開液體所受的重力或G_排；（4）不變；物體浸沒的深度；（5）4×10³kg/m³．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合題，綜合考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力，理解阿基米德原理是解答本題的關(guān)鍵．本題中的第（3）問，給了我們一種計(jì)算體積的方法，那就是依據(jù)阿基米德原理利用浮力除以水的密度和g來計(jì)算．