Question

1．小明利用實驗探究浮力大小和哪些因素有關系．
他把金屬塊掛在彈簧測力計上，將它分別浸入水和酒精中的不同位置，如圖所示．

（1）上述四種情況，甲圖中金屬塊所受到的浮力最小，最小浮力為0.6N．
（2）做丙、丁兩次實驗，是為了探究浮力大小與液體密度有關．
（3）做乙、丙兩次實驗，是為了探究金屬塊浸沒在液體中時，受到的浮力與深度無關．
（4）用圖示實驗數(shù)據(jù)測出酒精的密度是0.8×10³ kg/m³．

Answer 1

分析 （1）金屬塊在液體中受到重力、浮力和彈簧測力計拉力的作用，在數(shù)值上重力=浮力+拉力；
（2）丙、丁兩圖，金屬塊浸沒在液體中，排開液體的體積相同，液體密度不同；
（3）探究浮力與浸沒的深度的關系，要控制液體種類、排開液體體積相同；
（4）由稱重法分別測出物體在水中和酒精中的浮力，排開液體的體積相同，利用阿基米德定律可求．

解答 解：（1）因為在數(shù)值上重力=浮力+拉力，所以受到的浮力最小，彈簧測力計的示數(shù)最大，應該是甲圖，
浮力的大小，F(xiàn)_浮=G-F=5N-4.4N=0.6N；
（2）丙、丁兩次實驗，金屬塊排開液體的體積和浸沒的深度都相同，只有液體的種類不同，因此是探究浮力與液體密度的關系；
（3）探究浮力與深度的關系時，根據(jù)控制變量法的思想，應控制液體密度和排開液體的體積相同，只改變浸沒的深度，符合條件的只有乙、丙，數(shù)據(jù)顯示浮力與浸沒的深度無關；
（4）由圖丙物體完全浸沒在水中受到的浮力，
F_浮水=G-F_示水=ρ_水gV_排①，
由圖丁物體完全浸沒在酒精中受到的浮力，
F_浮酒精=G-F_示酒精=ρ_酒精gV_排②，
由$\frac{①}{②}$得，$\frac{{F}_{浮水}}{{F}_{浮酒精}}$=$\frac{G-{F}_{示水}}{G-{F}_{示酒精}}$=$\frac{{ρ}_{水}g{V}_{排}}{{ρ}_{酒精}g{V}_{排}}$，
$\frac{5N-4N}{5N-4.2N}$=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{酒精}}$，$\frac{1}{0.8}$=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{酒精}}$，ρ_酒精=0.8ρ_水=0.8×10³kg/m³．
故答案為：（1）甲；0.6；（2）液體密度；（3）乙、丙；（4）0.8×10³．

點評 實驗表明，浸在液體中的物體受到浮力的作用，浮力的大小與液體的密度和排開液體的體積有關，與物體在液體中浸沒的深度無關，利用阿基米德原理可求液體的密度．