Question

4．小明在探究“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗時，做了以下實驗：

（1）①由（b）、（c）得物體所受浮力的大小與物體排開液體的體積有關．
②要探究物體所受浮力的大小與物體排開液體的密度有關應選擇cd兩圖．
③小明在實驗過程的中發(fā)現(xiàn)浮力的實驗也可以用來測量物體的密度：
A．利用彈簧測力計測出物體的重力G_物B．將物體放入水（ρ_水）并完全浸沒，測出此時的浮力F_浮，物體的密度表達式為$\frac{{G}_{物}}{{F}_{浮}}$ρ_水（用G_物、F_物和ρ_水來表達）
（2）根據(jù)上面實驗的啟發(fā)小明利用家里的電子秤、玻璃杯、木塊、水、牙簽，他們利用調好的電子秤進行了以下如圖2所示的操作：小明利用這些數(shù)據(jù)可計算出木塊的密度0.5g/cm³，愛思考的小楊卻提出了不同的看法，她認為軟木塊浸入水中后會吸水，所以小李測得的木塊密度應該比真實值偏大（選填“偏大”“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

分析 （1）①②根據(jù)控制變量法找到不變量的量和變化的量，分析浮力大小與變化量的關系；
dan知道物體的重力和浸沒在水中時彈簧測力計的示數(shù)，根據(jù)稱重法求出物體在水中受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理求出物體排開水的體積即為物體的體積，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$求出物體的密度．
（2）將燒杯、水、木塊視為一個整體，m_B-m_A即為木塊的質量（m_B表示圖B中電子秤的示數(shù)，以下類似），m_c-m_A為木塊被壓浸沒時排開水的質量，由此求出木塊的體積，根據(jù)密度公式可以求出木塊的密度；考慮木塊的吸水性（不考慮木塊吸水膨脹），在圖C實驗時，測出的質量偏小，故求出的物體體積偏小，測出的木塊密度偏大．

解答 解：
（1）①由圖b、c所示實驗可知，物體排開液體的密度相同而排開液體的體積不同，物體受到的浮力不同，由此可知，在液體密度相同的情況下，物體受到的浮力與物體排開液體的體積有關；
②要探究物體所受浮力的大小與物體排開液體的密度有關，應控制物體排開的液體的體積不變，改變密度，故選（c）（d）兩圖；
③小石塊在水中受到的浮力為F_浮，因石塊浸沒時排開水的體積和自身的體積相等，
所以，由F_浮=ρgV_排可得，石塊的體積：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，
小石塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{{G}_{物}}{\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{G}_{物}}{{F}_{浮}}$ρ_水．
（2）將燒杯、水、木塊視為一個整體，木塊的質量m_木=m_B-m_A=140g-100g=40g；
木塊全部浸入水中時，排開的水的質量為：m_排=m_C-m_A=180g-100g=80g；
由ρ=$\frac{m}{V}$得：木塊的體積即木塊排開的水的體積為：V=$\frac{{m}_{排}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{80g}{1g/c{m}^{3}}$=80cm³；
木塊的密度為：ρ_木=$\frac{{m}_{木}}{V}$=$\frac{40g}{80c{m}^{3}}$=0.5g/cm³，
考慮木塊的吸水性（不考慮木塊膨脹），木塊吸水后浸沒時排開水的質量保持不變，而玻璃杯及水（減�。┑目傎|量減小，所以，C圖中電子秤的示數(shù)偏小，故求出的木塊的體積偏�。欢�根據(jù)圖A、C求出的木塊的質量不受影響，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$，小明測得的木塊密度應該比真實值偏大．
故答案為：（1）①體積；②cd；③$\frac{{G}_{物}}{{F}_{浮}}$ρ_水；（2）0.5；偏大．

點評 本題是探究影響浮力大小因素的實驗，考查了對實驗現(xiàn)象的分析及稱重法求浮力公式的應用，要注意控制變量法的應用．