Question

2．小明用如圖1所示裝置研究浮力大小跟物體排開液體體積關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，將一個(gè)掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的金屬圓柱體緩慢地浸入水中（水足夠深），在接觸容器底之前，分別記下圓柱體下面所處的深度h、彈簧測(cè)力計(jì)相應(yīng)的示數(shù)F，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
h（cm）	0	4	8	10	12
F（N）	6.75	5.75	4.75	4.25	4.25

（1）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，金屬塊重6.75N，完全浸沒時(shí)受到的浮力是2.5N．
（2）表中第1次到第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說明了浸在液體中的物體受到浮力大小與物體排開液體體積有關(guān)（填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；
分析表中第4次和第5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說明了浮力的大小與浸沒的深度無關(guān)（填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
（3）圖2中能正確反映F和h關(guān)系的圖象是C．
（4）該金屬圓柱體的密度是：3.375×10³kg/m³
（5）小強(qiáng)為了“探究浮力的大小跟排開的液體所受重力的關(guān)系”，做了如圖3的實(shí)驗(yàn)：

①你認(rèn)為更為合理的實(shí)驗(yàn)順序是DABC．
②通過實(shí)驗(yàn)?zāi)愕玫降慕Y(jié)論是：浸在液體中的物體，所受浮力的大小等于物體排開液體所受到的重力．

Answer 1

分析 （1）浸沒深度為0時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就是物體的重力，物體受到的浮力可用稱重法的表達(dá)式F_浮=G-F_拉求出；
（2）同時(shí)關(guān)注h和F的變化趨勢(shì)，可發(fā)現(xiàn)浮力是隨著h的增大而增大的，而h的增大表明其排開液體的體積在增大；分析第4、第5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)h變化情況與力F變化情況進(jìn)行分析，找出它們間的關(guān)系答題；
（3）明確橫縱軸表示的內(nèi)容，再分析F隨h的變化趨勢(shì)，與表格中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)照；
（4）根據(jù)物體完全浸沒在水中時(shí)的浮力計(jì)算出體積；根據(jù)A測(cè)出物體的重力，可計(jì)算出其質(zhì)量，則可計(jì)算出物體的密度；
（5）①要先測(cè)物體的重力和空桶的重力，然后再把物體沒入水中，測(cè)出物體受到的拉力，根據(jù)稱重法求出浮力；最后再測(cè)出桶和溢出水的重力得出排開水的重力；②根據(jù)阿基米德原理進(jìn)行解答；

解答 解：（1）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，h為0時(shí)，物體受到的浮力為零，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為6.75N，則物體的重力G=6.75N；金屬塊完全浸沒時(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)為4.25N，物體所受浮力F_浮=G-F_拉=6.75N-4.25N=2.5N；
（2）由表中第1至第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，隨圓柱體浸入水中的深度增加，物體排開水的體積增大，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)減小，物體受到的浮力增大，由此可得：浸在液體中的物體受到浮力大小與物體排開液體體積有關(guān)；由表中第4、5列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，物體完全浸沒在水中，隨h增大，F(xiàn)不再改變，根據(jù)F_浮=G-F可知，物體所受的浮力大小不變，由此可得：物體浸沒在同種液體里，所受浮力的大小與浸沒的深度無關(guān)；
（3）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，拉力F隨h的變化趨勢(shì)是，先變小后不變，由圖示可知，C正確；
（4）V_物=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{2.5N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m³
m_物=$\frac{{G}_{物}}{g}$=$\frac{6.75N}{10N/kg}$=0.675kg
ρ_物=$\frac{{m}_{物}}{{V}_{物}}$=$\frac{0.675kg}{2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3.375×10³kg/m³
（5）合理的實(shí)驗(yàn)順序是：①
D、測(cè)出空桶所受的重力；
A、測(cè)出物體所受的重力；
B、把物體浸沒在裝滿水的溢水杯中；測(cè)出物體所受的浮力，收集物體排開的水；
C、測(cè)出桶和排開的水所受的重力．
故合理的實(shí)驗(yàn)順序是DABC；
②根據(jù)阿基米德原理，浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它排開液體所受的重力
故答案為：（1）6.75；2.5；（2）有關(guān)；無關(guān)；（3）C；（4）3.375×10³；（5）①DABC；②重力．

點(diǎn)評(píng) 通過此題我們要學(xué)會(huì)熟練運(yùn)用稱重法的表達(dá)式求出浮力，對(duì)表格數(shù)據(jù)的分析是本題的重點(diǎn)，控制變量法依然是此類實(shí)驗(yàn)必須要用到的，此題的易錯(cuò)點(diǎn)在于分析圖象時(shí)要注意：彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F隨h的變化和浮力F_浮隨h的變化是不同的．