Question

18．如圖所示，是小明用彈簧測力計、圓柱體，兩個相同的燒杯，分別裝有一定量的水和鹽水，對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究．其中甲、乙、丙是將掛在測力計下的物體逐漸浸入水中的情況，丁是將掛在測力計下的物體浸沒在鹽水中的情況，丁中浸入的深度與乙相同．測力計旁邊標出了測力計的示數(shù)．（水密度為1.0×10³kg/m³）

（1）分析甲、乙、丙可知，浸入液體的物體所受浮力大小與物體排開液體的體積有關．
（2）要探究物體浸沒在液體中所受的浮力大小與深度是否有關，可選用乙、丙圖的裝置來進行．
（3）物體浸沒在水中受到的浮力為2N．
（4）鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）分析圖示實驗，根據(jù)實驗控制的變量與實驗現(xiàn)象得出實驗結論．
（2）探究浮力與物體浸入液體深度的關系，應控制液體密度與物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，分析圖示實驗，然后答題．
（3）根據(jù)稱重法，F(xiàn)_浮=G-F_示．
（4）由阿基米德原理求出浸沒時排開水的體積即物體的體積，根據(jù)稱重法求出在鹽水中的浮力，根據(jù)阿基米德原理求鹽水密度．

解答 解：（1）根據(jù)稱重法，F(xiàn)_浮=G-F_示，甲、乙實驗中，測力計示數(shù)不同，故受的浮力大小不同，由圖甲、乙所示實驗可知，物體排開液體的密度相同而排開液體的體積不同，物體受到的浮力不同，由此可知，浮力大小與物體排開液體的體積有關．
（2）探究浮力與物體浸入液體深度的關系，應控制液體密度與物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，由圖示實驗可知，圖乙、丙所示實驗中物體排開液體的密度、物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，可以選用圖乙、丙所示實驗探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有無關系．
（3）根據(jù)稱重法，物體浸沒在水中受到的浮力為：
F_浮=G-F_示=9N-7N=2N．
（4）由F_浮=ρ_水gV_排可知圓柱體的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³；
物體在鹽水中受的浮力大小：
F′_浮=G-F′_示=9N-6.6N=2.4N．
F′_浮=ρ_鹽水gV_排=ρ_鹽水gV知，
故鹽水的密度：
 ρ_鹽水=$\frac{{F′}_{浮}}{gV}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）物體排開液體的體積；（2）乙、丙；（3）2；（4）2；1.2×10³．

點評 本題探究影響浮力大小因素，考查稱重法測浮力的方法、求物體的體積與密度和阿基米德原理及控制變量法的運用．