Question

16．為了“探究浮力的大小與哪些因素有關”，小芳用彈簧測力計、雞蛋、燒杯、水做了如圖A、B、C、D所示的實驗：

（1）通過觀察ABC或ABD三圖中數(shù)據(jù)，小芳得出：浸在液體中的物體所受浮力與排開液體的體積有關．
（2）小芳觀察發(fā)現(xiàn)C、D兩圖中彈簧測力計的示數(shù)相等，即雞蛋所受到的浮力相等．由此可知：完全浸沒在液體中的物體所受浮力與物體浸沒的深度無關．（選填“有”或“無”）
（3）通過圖中的實驗數(shù)據(jù)，可算出雞蛋的密度約1.1g/cm³（結果保留一位小數(shù)）．
（4）小芳又找來一個相同的燒杯，倒入適量的洗發(fā)露，她將掛在彈簧測力計下的雞蛋放入洗發(fā)露中，結果發(fā)現(xiàn)雞蛋漂浮在洗發(fā)露表面，彈簧測力計的示數(shù)為0（如圖E所示）．小芳通過計算發(fā)現(xiàn)D、E兩圖中雞蛋的浮力不相等，得出結論：浮力大小與液體密度有關．你認為這個結論的得出是否可靠？并說明理由不可靠，沒有控制排開液體的體積相等．
（5）小芳通過E圖實驗可知：洗發(fā)露的密度大于雞蛋的密度（選填“大于、小于或等于”）．她很想知道洗發(fā)露的密度是多大．于是，她又找來一架天平（帶砝碼）、一根細竹筷，利用剛才算出密度的雞蛋（密度已知為ρ_蛋）設計了如下實驗．請你將小芳的實驗步驟補充完整：
①用天平稱出雞蛋的質量為m₁；
②燒杯中裝滿洗發(fā)露，用天平稱出燒杯和洗發(fā)露的總質量m₂；
③將雞蛋放入洗發(fā)露中，用竹筷將雞蛋完全浸沒在洗發(fā)露中，保持竹筷不動（選填“移走竹筷”或“保持竹筷不動”），用抹布擦凈溢出液體后，用天平秤燒杯、洗發(fā)露和雞蛋的總質量為m₃，則洗發(fā)露的密度ρ_{洗發(fā)露}=$\frac{{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}}{{m}_{1}}$•ρ_雞蛋（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)阿基米德原理，分析實驗中各圖中數(shù)據(jù)得出結論；
（2）利用CD兩圖信息求出在兩次中物體所受浮力，分析解答此題；
（3）利用重力G=mg求出物體質量，根據(jù)浮力求出物體的體積V，結合ρ=$\frac{m}{V}$求出密度；
（4）觀察圖中所示信息，對比彈簧測力計示數(shù)，分析解答；
（5）測出了雞蛋的質量m₁后，知道雞蛋的密度，利用V=$\frac{m}{ρ}$求雞蛋的體積；而雞蛋浸沒在洗發(fā)露中排出的洗發(fā)露的體積等于雞蛋的體積；利用步驟①②③測量溢出洗發(fā)露的質量，利用密度公式求洗發(fā)露的密度．

解答 解：（1）通過觀察圖ABC或ABD三圖數(shù)據(jù)，可知B、C或B、D物體浸入液中體積不同，測力計示數(shù)不同，由此可知浸在液體中的物體所受浮力與排開液體的體積有關；
（2）觀察發(fā)現(xiàn)C、D兩圖中雞蛋在同種液體完全浸沒，排開液體的體積相同，浸沒深度不同，但是彈簧測力計的示數(shù)相等，即雞蛋所受到的浮力相等．由此可知：完全浸沒在液體中的物體所受浮力與物體浸沒的深度無關；
（3）因為雞蛋的重力G=0.5N，根據(jù)G=mg得：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{0.5N}{10N/kg}$=0.05kg，
由圖A、C可知雞蛋所受浮力為：
F_浮=G-F=0.5N-0.04N=0.46N
又知F_浮=G_排=ρ_水gV排，雞蛋浸沒，故雞蛋的體積為：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.46N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.46×10^-4m³
雞蛋的密度為：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.05kg}{0.46×1{0}^{-4}{m}^{3}}$≈1.1×10³kg/m³=1.1g/cm³；
（4）對比D、E發(fā)現(xiàn)兩次示數(shù)不同，說明兩次所受浮力大小不同，從圖中可以看出兩次雞蛋浸入液體的體積不同，因此小芳得出浮力大小與液體密度有關的結論是不可靠的，原因是兩次排開液體的體積不同；
（5）由E圖可知，雞蛋在洗發(fā)露中漂浮，因為物體漂浮的條件是ρ_物＜ρ_液；
測量洗發(fā)露的密度時，原理為ρ=$\frac{m}{V}$；
測出了雞蛋的質量m₁后，知道雞蛋的密度，利用V=$\frac{m}{ρ}$求雞蛋的體積；
而雞蛋浸沒在洗發(fā)露中排出的洗發(fā)露的體積等于雞蛋的體積；
將雞蛋放入洗發(fā)露中，用竹筷將雞蛋完全浸沒在洗發(fā)露中，保持竹筷不動，用抹布擦凈溢出液體后，用天平秤燒杯、洗發(fā)露和雞蛋的總質量為m₃，則排開的洗發(fā)露的質量為：
m=m₁+m₂-m₃，
排開洗發(fā)露的體積V=V_雞蛋=$\frac{{m}_{1}}{{ρ}_{雞蛋}}$，
所以洗發(fā)露的密度為：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}}{\frac{{m}_{1}}{{ρ}_{雞蛋}}}$=$\frac{{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}}{{m}_{1}}$•ρ_雞蛋
故答案為：（1）ABC或ABD；
（2）無；
（3）1.1；
（4）不可靠，沒有控制排開液體的體積相等；
（5）大于；完全浸沒在洗發(fā)露中；保持竹筷不動；$\frac{{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}}{{m}_{1}}$•ρ_雞蛋．

點評 此題為實驗綜合題，主要考查學生對于浮力和密度測量的理解和掌握，熟悉實驗原理是解題關鍵．