Question

12．小翔同學用如圖所示實驗，探究影響浮力大小的因素：
（1）物體A重8N．
（2）在C與E兩圖中，保持排開的水體積不變，可探究浮力大小與排開液體的密度有關(guān)；
根據(jù)A與E兩圖所標的實驗數(shù)據(jù)，可知物體浸沒在鹽水中所受的浮力為2.4 N．
（3）對ABCD四個步驟進行了觀察研究，發(fā)現(xiàn)浮力的大小有時與深度有關(guān)，有時與深度又無關(guān)．對此正確的解釋是浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關(guān)．
（4）根據(jù)有關(guān)實驗數(shù)據(jù)，可以計算出鹽水的密度為1.2×10³ kg/m³．

Answer 1

分析 （1）、（2）探究影響浮力大小的因素時要注意運用控制量法； 運用“稱重法”可測量物體受到的浮力；
（3）根據(jù)公式F_浮=ρ_液gV_排，浮力大小與物體排開液體的體積和密度有關(guān)，討論浮力大小與深度的關(guān)系時，應保持排開液體的體積和排開液體的密度不變；
（4）由步驟A、C和A、E分別得出：物體浸沒在水中和鹽水中受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理，由排開液體的體積相等列方程，求解液體的密度．

解答 解：（1）由實驗步驟A知物體的重為8N；
（2）由C與E兩圖知，控制排開的水體積不變，故可探究浮力大小與排開液體密度的關(guān)系；
由A與E兩圖所標的實驗數(shù)據(jù)，物體浸沒在鹽水中所受的浮力F_浮鹽水=8N-5.6N=2.4N；
（3）因步驟B、C或B、D沒有控制排開液體的體積相同，所以，無法得出浮力與深度的關(guān)系．由F_浮=ρ_液gV_排得，浮力的大小隨排開水的體積的增大而增大，當物體浸沒在水中后排開水的體積相同，
浮力的大小與深度無關(guān)；
（4）由實驗步驟A、C，物體浸沒在水中受到的浮力F_浮水=8N-6N=2N，
物體浸沒在水中排開液體的體積都V_排水=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$，浸沒在鹽水中排開液體的物體V_排鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{{ρ}_{鹽水}g}$，因物體均浸沒在液體中，
所以，$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{{ρ}_{鹽水}g}$，所以，ρ鹽水=$\frac{{{F}_{浮鹽水}ρ}_{水}}{{F}_{浮水}}$=$\frac{{{2.4×10}^{3}kg/m}^{3}}{2}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）8；（2）排開液體的密度；（3）增大   無關(guān)；（4）1.2×10³kg/m³．

點評 本實驗考查了影響浮力大小的因素及控制變量法的應用，確定V_排相等是求解液體密度的關(guān)鍵，同時本題給出了利用“稱重法”測量液體密度的方法．（4）的另解：根據(jù)F_浮=G-F計算出在水中和鹽水中受到的浮力，根據(jù)V_物=V_排水=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}}$求出物體的體積，再由ρ鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{{gV}_{物}}$計算鹽水的密度．