Question

3．小欣和小田在老師的引導下，對“浮力的大小與哪些因素有關”進行了實驗探究，他們在老師的幫助下將猜想歸納如下：
猜想l：浮力的大小可能與物體排開液體的體積有關；
猜想2：浮力的大小可能與物體的質(zhì)量有關；
猜想3：浮力的大小可能與液體的密度有關；
（1）小田為了驗證猜想2，選用了同種物質(zhì)組成的，質(zhì)量不同的三個圓柱形物體A、B、C，測出了它們的重分別為4N、6N和8N，然后進行了如圖所示的實驗．由實驗可知，當物體A全部浸在水中時，受到的浮力是1N．比較圖中序號為a、b、c的三次實驗，小田得出的結論是：浮力的大小與物體的質(zhì)量有關，經(jīng)過交流小欣認為小田得出的結論是不可靠的，主要原因是沒有控制物體的體積相同；
（2）比較圖中序號為a、b、c的三次實驗可以得出的結論是浮力的大小與液體的密度有關；
（3）在步驟a的基礎上，若逐漸向燒杯內(nèi)加水（水未溢出），則彈簧測力計的示數(shù)不變，三燒杯底部受到水的壓強增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）小欣根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)算出的濃鹽水的密度是1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)控制變量法分析：控制A、B、C體積相同，排開液體體積、液體的密度相同，質(zhì)量不同；
（2）由圖中序號為a、b、c的三次實驗可知，排開液體的密度相同，排開液體的體積越大受到的浮力越大；
（3）物體受到的浮力與液體的密度和排開液體的體積有關，完全浸沒后加水，排開液體體積不變，增大了深度，由液體壓強公式p=ρgh分析；
（4）有重力可求質(zhì)量，由浮力利用阿基米德原理可求排開水的體積即物體的體積，再由稱重法得鹽水中的浮力即可求出鹽水密度．

解答 解：（1）①序號為a、b、c的三次實驗中，物體的體積和浸沒的液體都相同，不同因素是物體的質(zhì)量；由圖可知測力計的示數(shù)分別為：3N、4.5N、6N，而三個圓柱形物體A、B、C的重分別為4N、6N和8N，根據(jù)稱重法，則A所受浮力分別為1N、B受到浮力為1.5N，C受到的浮力為2N，結論是：浮力的大小與物體的質(zhì)量有關；這個結論錯誤，是因為沒有控制物體的體積相同；
（2）中序號為a、b、c的三次實驗可以可知，物體浸在同種液體中，排開液體的體積不同，同種物質(zhì)質(zhì)量越大，體積越大，由稱重法（1）得，A所受浮力分別為1N、B受到浮力為1.5N，C受到的浮力為2N，故由a、b、c的三次實驗可以得出的結論是浮力的大小與液體的密度有關；
（3）由阿基米德原理可知，物體受到的浮力與液體的密度和排開液體的體積有關，與其它因素無關，若逐漸向燒杯內(nèi)加水（水未溢出），排開液體體積、液體密度不變，則彈簧測力計的示數(shù)也不變，隨著液體深度的變大，燒杯底部受到水的壓強由p=ρgh可知，三燒杯底部受到水的壓強增大；
（4）物體A的重力，G=4N，受到的浮力F_浮=G-F=4N-3N=1N=ρ_水gV_排 ①
物體A的體積，V_A=V_排，
物體A，在鹽水中受到的浮力，F(xiàn)′_浮=G-F′=4N-2.8N=1.2N=ρ_鹽水gV_排 ②；
由$\frac{①}{②}$得：
$\frac{1N}{1.2N}$=$\frac{{ρ}_{水}g{V}_{排}}{{ρ}_{鹽水}g{V}_{排}}$，
解得：
ρ_鹽水=1.2ρ_水=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）1；沒有控制物體的體積相同；（2）浮力的大小與液體的密度有關；（3）不變；增大；（4）1.2×10³．

點評 本題主要課程浮力的大小與那些因素有關，利用稱重法和控制變量法，同時還考查了液體壓強及求液體的密度，是一道綜合題．