Question

20．在“研究浮力”的實(shí)驗(yàn)中，小明先在空氣中測(cè)出實(shí)心長(zhǎng)方塊的重力大小是1.0N，然后將長(zhǎng)方塊逐漸浸入水中，如圖甲所示，她測(cè)得長(zhǎng)方塊受到的浮力F和其底面進(jìn)入水中的深度h的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)如表：
（1）利用表中數(shù)據(jù)，在圖乙中畫出F-h圖線．

次數(shù)	1	2	3	4	5	6
h/cm	2	4	6	8	10	12
F/N	0.2	0.4	0.6	0.6	0.6	0．

（2）第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0.8N．
（3）實(shí)驗(yàn)中h=6 cm時(shí)，長(zhǎng)方塊剛好全部浸沒水中，則分析表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得結(jié)論：浮力的大小與排開的液體的體積有關(guān)，與深度無關(guān)．
（4）如改用濃鹽水做實(shí)驗(yàn)，在圖乙中再畫出F-h圖線，圖線上h=6 cm點(diǎn)的位置變高[高/低]，這樣的比較是為了探究液體密度對(duì)浮力大小的影響．
（5）通過這驗(yàn)數(shù)據(jù)可以求出實(shí)心長(zhǎng)方塊的密度是2.5×10³kg/m³（g=10N/kg）
（6）實(shí)驗(yàn)中小明同學(xué)觀察到將同一個(gè)物體浸沒在不同密度的液體中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同，于是他靈機(jī)一動(dòng)在彈簧測(cè)力計(jì)下掛一個(gè)重1.6N的物塊，當(dāng)他把物塊浸沒在水中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為0.6N，他就在0.6N處對(duì)應(yīng)標(biāo)上1.0g/cm³的字樣；當(dāng)他把物塊浸沒在密度為0.8g/cm³的酒精中時(shí)，應(yīng)該在彈簧測(cè)力計(jì)刻度盤的0.8N處對(duì)應(yīng)標(biāo)上0.8g/cm³字樣．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)F_浮=G-F進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來；
（3）根據(jù)物體排開液體體積和全部浸沒后受到的浮力不變的特點(diǎn)分析；
（4）根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排，排開液體的體積相等，液體的密度越大，浮力越大；
保持排開液體的體積不變，改變物體的密度，測(cè)出浮力后，可探究出浮力與液體密度的關(guān)系．
（5）根據(jù)阿基米德原理求出木塊的密度；
（6）根據(jù)阿基米德原理可知同一個(gè)物體浸沒在密度越大的液體中所受的浮力越大，根據(jù)稱重法可知彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化；根據(jù)阿基米德原理求出，物體在酒精中受到的浮力，根據(jù)稱重法求出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為此時(shí)在彈簧測(cè)力計(jì)刻度盤的位置．

解答 解：（1）由于第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)圓柱體的浮力為0.2N，而圓柱體的重力為1N，故此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F_拉=G-F_浮=1N-0.2N=0.8N；
（2）由表格中的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)連線，即可得F-h圖線，如圖所示：
；
（3）由表格中的前三次實(shí)驗(yàn)可知，物體排開的液體的體積越大，測(cè)力計(jì)示數(shù)越小，則浮力越大；當(dāng)h=6cm以后，隨著圓柱體進(jìn)入水中的深度的增加，浮力不再發(fā)生變化，這說明浮力的大小與深度無關(guān)；
（4）如果用鹽水做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)h=6cm時(shí)，物體也是全部浸沒于水中，但由于鹽水的密度大于水的密度，故由阿基米德原理可知，浮力會(huì)增大，故圖線的位置會(huì)變高，這樣是為了探究液體的密度對(duì)浮力大小的影響．
（5）物塊全部浸入水中受到的浮力為：F_浮=1N-0.6N=0.4N；則物體的體積為：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{0.4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.4×10^-4m³；
物塊的密度為：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{1N}{10N/kg×0.4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.5×10³kg/m³．
（6）根據(jù)F_浮=ρgV_排可知，物體浸沒時(shí)排開水的體積和本身的體積相等，所以將同一個(gè)物體浸沒在密度越大的液體中時(shí)受到的浮力變大，根據(jù)F_浮=G-F′可知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越��；
當(dāng)他把物塊浸沒在水中時(shí)，受到的浮力：
F_浮=G-F′=1.6N-0.6N=1N，
根據(jù)阿基米德原理得：
1N=ρ_水gV_排-----①
當(dāng)他把物塊浸沒在酒精中時(shí)，
F_浮酒=ρ_酒gV_排-----②
兩者排開液體的體積相等，則①②兩式相比可得：
F_浮酒=0.8N，
此時(shí)應(yīng)標(biāo)在彈簧測(cè)力計(jì)的1.6N-0.8N=0.8N處．
故答案為：（1）0.8；（2）見上圖；（3）排開的液體的體積；深度；（4）高；液體密度；（5）2.5×10³；（6）0.8．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查學(xué)生控制變量法的應(yīng)用和圖象的分析能力．探究浮力的大小是否與液體密度的關(guān)系要保證物體排開液體體積一定；要探究浮力的大小與物體排開液體體積的關(guān)系要保證液體的密度一定．