Question

19．如圖所示，小明同學對“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”進行了如下實驗探究（容器中液體都是水）

（1）對比甲、乙兩圖，將圓柱體豎直懸掛在彈簧測力計下方，在空氣中稱量后，再浸沒于水中，發(fā) 現(xiàn)彈簧測力計示數(shù)變小 （“變大”、“變小”或’不變”），說明物體此時還受到了浮力的作 用，畫出圖乙中圓柱體的受力示意圖
（2）對比乙、丙兩圖，發(fā)現(xiàn)兩次實驗中彈簧測力計的示數(shù)不變（“變大”、“變小”或“不變”），說明浮力的大小與物體浸沒的深度無關(guān)（“有關(guān)”或”無關(guān)”）；若圓柱體觸碰到燒杯底部，彈簧測 力計的示數(shù)變�。ā白兇蟆�、“變小”或“不變”），原因是燒杯底給物體一個向上的支持力
（3）如圖丁所示．把一個圓柱體豎直懸掛在彈簧測力計下，當物體浸在液體中的體積逐漸增大 時，彈簧測力計示數(shù)變�。ā白兇蟆�、“變小”或”不變”），這說明浮力的大小和物體排開液體的體積有關(guān)
（4）如果再將丙圖中的水換成酒精，并且讓丙中圓柱體浸沒的深度與乙圖相同，比較乙丙的實驗還可探究浮力的大小是否與液體密度有關(guān)，這時如果乙中測力計的示數(shù)如圖戊A 所示，丙中測 力汁的示數(shù)如圖戊B 所示，則圓柱體的體積是100cm³，圓柱體的密度是4×10³kg/m³（圖 甲中的測力計示數(shù)看不清）．

Answer 1

分析 （1）浸在液體中的物體受到向上的浮力，同時還受到重力和彈簧測力計的拉力作用；
（2）乙丙兩圖中物體全部浸沒在水中，液體密度和排開水的體積都不變，則浮力不變，彈簧測力計的示數(shù)不變，而物體浸沒在水中的深度不同，得出浮力和浸沒深度的關(guān)系；
圓柱體碰到燒杯底后，燒杯底給圓柱體一個向上的支持力，所以彈簧測力計的示數(shù)會減��；
（3）當物體浸在液體中的體積逐漸增大 時，物體排開液體的體積變大，浮力變大，所以彈簧測力計的示數(shù)會減小，說明浮力大小和物體排開液體的體積大小有關(guān)；
（4）探究浮力大小和液體密度的關(guān)系時，應控制排開液體的體積相同，改變液體密度大��；
根據(jù)F_浮=G-F_拉=ρ_液gV_排求出圓柱體的體積，進而求出物體的重力，再求出物體的密度．

解答 解：（1）在空氣中稱量后，再浸沒于水中，發(fā) 現(xiàn)彈簧測力計示數(shù)會減小，說明物體還受到浮力的作用；受力示意圖如下：

（2）乙丙兩圖中物體全部浸沒在水中，液體密度和排開水的體積都不變，則浮力不變，彈簧測力計的示數(shù)不變，而物體浸沒在水中的深度不同，得出浮力和浸沒深度無關(guān)；
圓柱體碰到燒杯底后，燒杯底給圓柱體一個向上的支持力，所以彈簧測力計的示數(shù)會減��；
（3）當物體浸在液體中的體積逐漸增大 時，物體排開液體的體積變大，浮力變大，說明浮力大小和物體排開液體的體積大小有關(guān)，所以彈簧測力計的示數(shù)會減小；
（4）如果將丙圖中的水換成酒精，并且讓丙中圓柱體浸沒的深度與乙圖相同，排開液體的體積和浸沒的深度都相同，只是液體密度不同，探究的是浮力的大小與液體密度是否有關(guān)；
圖乙中物體受的浮力F_浮乙=G-F_拉乙=ρ_水gV_排，
圖丙中物體受的浮力F_浮丙=G-F_拉丙=ρ_酒精gV_排，
兩式聯(lián)立解得圓柱體體積V=V_排=$\frac{{F}_{拉丙}-{F}_{拉乙}}{（{ρ}_{水}-{ρ}_{酒精}）g}$=$\frac{3.2N-3N}{（1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}-0.8×1{0}^{3}kg/{m}^{3}）×10N/kg}$=1×10^-4m³=100cm³；
圓柱體重力G=ρ_水gV_排+F_拉乙=1×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-4m³+3N=4N，
由G=mg=ρgV得：
圓柱體密度ρ=$\frac{G}{gV}$=$\frac{4N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案為：（1）變��；��；（2）不變；無關(guān)；變��；燒杯底給物體一個向上的支持力；（3）變小；浮力的大小和物體排開液體的體積有關(guān)；（4）液體密度；100；4×10³．

點評 此題主要考查的是學生對“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”探究實驗的理解和掌握，同時考查學生對浮力、重力、密度計算公式的理解和掌握，綜合性很強，有一定難度，掌握控制變量法是解決此題的關(guān)鍵．