Question

20．小宇和同學(xué)們做了下面幾個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你和他們共同完成下列實(shí)驗(yàn)．

（1）在“探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)”時(shí)，小宇使用的是如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置（物體A為實(shí)心長(zhǎng)方體），實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與物體A的下表面浸入水中的深度h的關(guān)系圖象（如圖乙），根據(jù)圖象回答下列問(wèn)題：
①物體A的重力為1.2N．
②物體A浸沒(méi)在水中之前，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨A的下表面浸入水中深度的增加而減小，這一現(xiàn)象說(shuō)明浮力與排開(kāi)液體體積（選填“物體體積”或“排開(kāi)液體體積”）有關(guān)．物體A浸沒(méi)在水中后，所受的浮力為1.0N，且保持不變，說(shuō)明浸沒(méi)在水中的物體所受的浮力與它浸沒(méi)在水中的深度無(wú)關(guān)（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）．
③物體A的密度為1.2×10³kg/m³．
（2）小宇和同學(xué)們采用如下方法測(cè)量B液體的密度，請(qǐng)你將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整；
①用天平測(cè)出燒杯和B液體的總質(zhì)量為154.4g；
②將B液體倒入量筒中一部分，讀出量筒內(nèi)液體體積為10mL；
③測(cè)量燒杯和剩余B液體的總質(zhì)量時(shí)，天平平衡后，砝碼和游碼在標(biāo)尺上所對(duì)的刻度值如圖丙所示，量筒中液體的質(zhì)量為15g，則B液體的密度為1.5g/cm³．
④將B液體倒入量筒中時(shí)，不小心使得量筒內(nèi)壁上濺有少許液體，則測(cè)出的密度值將偏大（選填“大”或“小”）．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)二力平衡，h=0時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為物體的重力；
②根據(jù)稱重法，得出浮力的變化關(guān)系，因V_排=Sh，A的下表面浸入水中深度的增加即為V_排增加，由此得出結(jié)論；
由F_浮=G-F_示求出浸沒(méi)時(shí)的浮力大小，根據(jù)A浸沒(méi)時(shí)浮力大小保持不變得出與深度的關(guān)系；
③根據(jù)阿基米德原理，求出物體浸沒(méi)在水中時(shí)排開(kāi)水的體積，即物體的體積，故物體的密度可求；
（2）③用燒杯和B液體的總質(zhì)量為154.4g減去測(cè)量燒杯和剩余B液體的總質(zhì)量即為量筒中液體的質(zhì)量；根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求液體的密度；
④量筒內(nèi)壁上濺有少許液體導(dǎo)致測(cè)量的液體的體積偏小，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出液體的密度偏大；

解答 解：（1）①由圖乙知，h=0時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F=1.2N，根據(jù)二力平衡，物體的重力G=1.2N；
②彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨A的下表面浸入水中深度h的增加而減小，因V_排=Sh，由F_浮=G-F_示可得出：物體A浸沒(méi)在水中之前受到浮力與物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)；
由圖乙知，水平線表示物體浸沒(méi)在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，
故物體浸沒(méi)時(shí)受到的浮力大小F_浮全=1.2N-0.2N=1.0N，此時(shí)浮力大小為1.0N保持不變，說(shuō)明浸沒(méi)在水中的物體所受的浮力與它浸沒(méi)在水中的深度無(wú)關(guān)；
③根據(jù)阿基米德原理，V_排=$\frac{{F}_{浮全}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.0N}{{10}^{3}kg{/m}^{3}×10N/kg}$=10^-4m³，因物體浸沒(méi)在水中，故V_物=V_排=10^-4m³，物體A的密度ρ_物=$\frac{G}{{gV}_{物}}$=$\frac{1.2N}{10N/kg{{×10}^{-4}m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³；
（2）③根據(jù)砝碼和游碼在標(biāo)尺上所對(duì)的刻度值，量筒和剩余液體的質(zhì)量為m₂=100g+20g+10g+5g+4.4g=139.4g，量筒中液體的質(zhì)量為m=m₁-m₂=154.4g-139.4g=15g，所以，B液體的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{15g}{10c{m}^{3}}$=1.5g/cm³；
④將B液體倒入量筒中時(shí)，不小心使得量筒內(nèi)壁上濺有少許液體，測(cè)量余下液體質(zhì)量時(shí)不包含這部分少許液體，所以，剩余液體質(zhì)量測(cè)算準(zhǔn)確，而量筒內(nèi)壁上濺有的少許液體沒(méi)有計(jì)入測(cè)量的體積，導(dǎo)致液體的體積V測(cè)量偏小，根據(jù)液體的密度ρ=$\frac{m}{V}$，求出液體的密度偏大．
故答案為：（1）①1.2；
②排開(kāi)液體的體積；1；無(wú)關(guān)；
③1.2×10³kg/m³；
（2）③15g；1.5；
④大．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及天平的使用、二力平衡、影響浮力大小的因素，密度測(cè)量等知識(shí)，考查控制變量法及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)估能力．