Question

10．小明用彈簧測(cè)力計(jì)、圓柱體、兩個(gè)相同的圓柱形容器，分別裝有一定量的水和鹽水，對(duì)浸在液體中的物體所受的浮力進(jìn)行了探究，其裝置和彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示．

（1）分析圖甲、乙、丙，物體受到浮力變大（選填“變大”“變小”或“不變”），說(shuō)明浮力的大小與排開(kāi)的水的體積有關(guān)．
（2）物體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力是4N，方向?yàn)樨Q直向上．
（3）比較丁、戊兩幅圖可知，浸沒(méi)在液體中的物體所受浮力的大小與液體的密度有關(guān)；物體浸沒(méi)在鹽水中時(shí)，它排開(kāi)鹽水的重力是4.4N．
（4）為了探究浮力大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度有無(wú)關(guān)系，可選用丙、丁圖的裝置來(lái)進(jìn)行操作；
（5）由甲、乙、丙、丁四個(gè)步驟可知，浮力的大小有時(shí)與深度有關(guān)，有時(shí)又與深度無(wú)關(guān)，對(duì)此正確的解釋是浮力的大小與排開(kāi)的液體的體積有關(guān)．
（6）由圖甲、丁、戊三個(gè)數(shù)值，測(cè)出鹽水的密度是1.1×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)三個(gè)圖中排開(kāi)的水的體積和測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化分析；
（2）根據(jù)F_浮=G-F求浮力大小，浮力的方向豎直向上；
（3）探究浸沒(méi)在液體中的物體所受浮力的大小與液體的密度有關(guān)時(shí)應(yīng)控制排開(kāi)的液體的體積相同；物體受到的浮力等于排開(kāi)的液體收到的重力；
（4）為了探究浮力大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度有無(wú)關(guān)系，應(yīng)控制液體種類(lèi)相同，深度不同；
（5）研究液體中的物體所受浮力的大小與液體的深度的關(guān)系時(shí)，要控制物體排開(kāi)液體的體積和密度都相同．
（6）物體的重力與測(cè)力計(jì)拉力之差是物體受到的浮力，根據(jù)浮力公式求出物體的體積，根據(jù)浮力公式求出鹽水的密度．

解答 解：（1）分析圖甲、乙、丙，物體排開(kāi)的水的體積越大，測(cè)力計(jì)示數(shù)越小，浮力越大，這說(shuō)明浮力大小與物體排開(kāi)的液體的體積有關(guān)；
（2）物體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力F_浮水=G-F=5N-1N=4N，浮力的方向豎直向上；
（3）探究浸沒(méi)在液體中的物體所受浮力的大小與液體的密度有關(guān)時(shí)應(yīng)控制排開(kāi)的液體的體積相同，故應(yīng)選擇丁戊兩圖；由阿基米德原理可知，物體浸沒(méi)在鹽水中時(shí)，它排開(kāi)鹽水的重力是5N-0.6N=4.4N；
（4）探究浮力大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度有無(wú)關(guān)系，應(yīng)控制液體種類(lèi)相同，深度不同，故應(yīng)選擇丙丁兩圖；
（5）物體在水中的深度變大，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變小，根據(jù)F_浮=G-F，物體受到的浮力變大，因沒(méi)有控制排開(kāi)液體的體積相等，因此不能得出浮力大小與深度有關(guān)的結(jié)論．物體在水中的深度變大的同時(shí)，排開(kāi)液體的體積變大，則說(shuō)明了物體排開(kāi)液體的體積越大，受到的浮力越大；
物體浸沒(méi)后，物體排開(kāi)液體的體積不變，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)相同，物體受到浮力大小相同，則說(shuō)明浸沒(méi)在液體中的物體浮力大小與物體的深度無(wú)關(guān)．
綜上，物體受到的浮力的小與物體排開(kāi)的液體體積有關(guān)．
（6）由圖甲、丙所示實(shí)驗(yàn)可知，圓柱體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力：
F_浮=G-F=5N-1N=4N；
由F_浮=ρ_水gV_排得圓柱體的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
由圖甲、戊所示實(shí)驗(yàn)可知，圓柱體浸沒(méi)在鹽水中所受浮力：
F_浮鹽水=G-F′=5N-0.6N=4.4N，
浮力F_浮鹽水=ρ_鹽水gV_排，鹽水的密度：ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{4.4N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³．
故答案為：（1）變大；排開(kāi)的水的體積；（2）4；豎直向上；（3）��；戊；4.4；（4）丙；��；（5）排開(kāi)的液體的體積；（6）1.1×10³．

點(diǎn)評(píng) 本題探究影響浮力大小的因素，重點(diǎn)考查了控制變量法在實(shí)際的中具體運(yùn)用，對(duì)常見(jiàn)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)做了澄清．