Question

13．如圖所示，小亮同學(xué)在“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗中，在彈簧測力計下懸掛一圓柱體，當(dāng)圓柱體下表面與水面相平時開始緩慢下降，直到與燒杯底接觸為止，如圖甲所示，根據(jù)圖象，回答下列問題（g=10N/kg）：

（1）圓柱體的質(zhì)量m=0.6kg；
（2）比較（a）、（b）兩圖可得：浸在液體中的物體會受到浮力，方向為豎直向上；
（3）圓柱體浸沒在水中后所受浮力F_浮=5N；此物體的密度為1.2×10³kg/m³；
（4）比較（b）、（c）兩圖可得：浸在同一種液體中的物體受到浮力的大小跟物體浸入液體的體積（物體排開液體的體積）有關(guān)；
（5）比較cd兩圖可得：當(dāng)圓柱體浸沒在水中繼續(xù)下沉的過程中，受到的浮力不變；
（6）小亮完成如圖甲所示的實(shí)驗后，把水換成另一種液體重復(fù)上述實(shí)驗，根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)繪制出如圖乙所示的彈簧測力計的示數(shù)F與物體下降高度h和F-h圖象，那么該圓柱體浸沒在這種液體中受到的浮力F_浮′=4N．實(shí)驗表明，浸在液體里的物體受到的浮力大小還跟液體的密度有關(guān)．這種液體的密度ρ_液=0.8×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖a得出物體的重力大小，再根據(jù)重力的變形公式計算質(zhì)量；
（2）浸在氣體和液體中的物體都受到氣體和液體對它的豎直向上的浮力；
（3）由圖c及a根據(jù)F_浮=G-F得出所受浮力的大��；由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排，的變形公式計算圓柱體的體積，再根據(jù)公式ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$計算圓柱體的密度；
（4）比較b、c兩圖的不同點(diǎn)，得出浮力大小與物體排開液體體積的關(guān)系；
（5）根據(jù)浮力大小與排開液體體積的關(guān)系得出結(jié)論；
（6）根據(jù)物體完全浸沒時測力計的示數(shù)及其重力求出浮力；根據(jù)物體在兩種液體中排開液體的體積不變得出液體的密度．

解答 解：（1）由a知，G=6N，因為G=mg，所以圓柱體的質(zhì)量m=$\frac{G}{m}$=$\frac{6N}{10N/kg}$=0.6kg；
（2）浸在氣體和液體中的物體都受到氣體和液體對它的豎直向上的浮力；
（3）由c知，圓柱體浸沒在水中后所受浮力F_浮=G-F=6N-1N=5N；由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可得，圓柱體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g}$=$\frac{5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-4m³；所以圓柱體的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{6N}{5×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10³kg/m³；
（4）（b）、（c）兩圖，液體的密度相同，排開液體的體積不同，測力計的示數(shù)不同，可知浸在同一種液體中的物體受到浮力的大小跟物體浸入液體的體積（物體排開液體的體積）有關(guān)；
（5）c、d兩圖，圓柱體完全浸沒，下沉過程中，測力計的示數(shù)不變，即所受浮力不變；
（6）由圖乙知，物體完全浸沒時測力計的示數(shù)為2N，則F_浮′=G-F′=6N-2N=4N；
由實(shí)驗知，浸在液體里的物體受到的浮力大小還根據(jù)液體的密度有關(guān)；
由F_浮=ρ_液gV_排得，V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g}$，則$\frac{5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=$\frac{4N}{{ρ}_{液}×10N/kg}$，
解得：ρ_液=0.8×10³kg/m³．
故答案為：
（1）0.6；（2）浮力；豎直向上；（3）5；1.2×10³；（4）物體浸入液體的體積（物體排開液體的體積）；（5）cd；（6）4；密度；0.8×10³．

點(diǎn)評 此題是探究影響浮力大小的因素實(shí)驗，考查了學(xué)生分析圖象和數(shù)據(jù)的能力，注意分析問題過程中控制變量法的應(yīng)用，同時要熟練掌握密度公式及阿基米德原理公式，做到靈活應(yīng)用．