Question

2．在探究影響浮力大小的因素實驗中，同學們提出了如下猜想：
猜想1：浮力大小與物體排開液體的體積有關；
猜想2：浮力大小與液體的密度有關；
猜想3：浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有關．
他們做了如圖所示的一組實驗．

（1）實驗B中物體在水中時受到的浮力為1N．
（2）分析實驗D、E可知猜想2是正確的，則可以得出結論：浮力大小與排開液體的密度有關，比較實驗B、C可知，浮力大小還與排開液體的體積有關．
（3）該實驗中液體的密度ρ_液=1.2×10³kg/m³．
（4）實驗所用的科學研究方法是控制變量法．

Answer 1

分析 （1）由AC兩圖，根據稱重法：F_浮=G-F計算出物體浸沒在水中受到的浮力；
（2）觀察圖DE兩圖，找到相同的量和不同的量，根據測力計示數判斷浮力大小，故得出物浮力大小與變化量的關系；
研究液體中的物體所受浮力的大小與排開液體的體積的關系時，要控制物體排開液體的密度相同；
（3）根據F_浮=G-F計算出物體浸沒在水中和液體中受到的浮力，根據阿基米德原理計算出物體的體積，根據ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$計算出液體的密度；
（4）浮力大小與多個因素有關，所以在探究時要用控制變量法．

解答 解：
（1）由A可知，物體的重力G=10N；由B可知，物體浸在水中時，物體受到的拉力為F=9N；則物體浸沒在水中受到的浮力：
F_浮=G-F=10N-9N=1N；
（2）觀察可知，D、E兩圖中，物體排開液體的體積相同，而液體的密度不同，故要探究浮力的大小與排開液體的密度有關，由此可知猜想2是正確的；
研究浮力大小還與排開液體的體積有關，要控制排開液體的密度相同，故觀察圖B、C可知，由測力計的示數可知，故所受浮力不同；
（3）浮力大小與物體浸沒的深度無關，觀察圖C、D可知，物體浸沒在同種液體中的深度不同，浮力相同，所以F₃=F₂=7N；
由A、C知，浸沒在水中時的浮力F_浮=10N-7N=3N；
由A、E知，浸沒在液體中時的浮力F_浮′=10N-6.4N=3.6N；
由F_浮=ρ_水gV_排得：
物體的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{3N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=3×10^-4m³，
液體的密度：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$=$\frac{3.6N}{10N/kg×3×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³；
（4）該實驗探究浮力大小與多個因素的關系，用到了控制變量法．
故答案為：（1）1；（2）浮力大小與排開液體的密度有關；B、C；（3）1.2×10³；（4）控制變量法．

點評 此題是探究影響浮力大小的因素實驗，考查了影響浮力的因素及控制變量法的應用，同時考查了阿基米德原理及密度公式的運用．