Question

6．小王利用一個彈簧測力計、一個物體、一杯水和一杯液體做了有關浮力的實驗，相關步驟和數(shù)據(jù)如圖所示．

（1）分析實驗步驟及相關數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)₄=3N，物體完全浸沒在水中受到的浮力是2N．步驟E中液體的密度為1.1×10³kg/m³．
（2）分析比較實驗步驟B和C可知，浮力的大小與排開液體的體積有關，分析比較實驗步驟D和E可知，浮力的大小還與液體的密度有關．

Answer 1

分析 （1）①物體完全浸沒時排開液體的體積不變，根據(jù)阿基米德原理可知受到的浮力不變，根據(jù)稱重法可知彈簧測力計的示數(shù)不變，即浮力大小與浸沒的深度無關；
②由A可知物體的重力，由C可知物體浸沒在水中時彈簧測力計的示數(shù)，根據(jù)稱重法求出在水中受到的浮力；
③由E可知彈簧測力計的示數(shù)，根據(jù)稱重法求出物體在液體中受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理分別表示出物體排開水的體積和液體的體積，利用同一物體浸沒時排開液體的體積相等得出等式即可求出液體的密度；
（2）①分析比較實驗步驟B和C得出相同的量和不同的量，利用控制變量法得出結論；
②探究浮力大小與液體密度的關系時，應控制物體排開液體的體積相同，改變液體的密度．

解答 解：（1）①C、D中物體都是完全浸沒，排開水的體積相等，
由F_浮=ρgV_排可知，物體受到的浮力不變，
由F_浮=G-F′可知，彈簧測力計的示數(shù)不變，則F₄=F₃=3N；
②由A可知物體的重力G=5N，由C可知物體浸沒在水中時彈簧測力計的示數(shù)F′=3N，
則物體浸沒在水中受到的浮力F_浮=G-F′=5N-3N=2N；
③由E可知彈簧測力計的示數(shù)F″=2.8N，物體浸沒在液體中受到的浮力F_浮′=G-F″=5N-2.8N=2.2N，
因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等，
所以，由F_浮=ρgV_排可得：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{液}g}$，
則液體的密度ρ_液=$\frac{{F}_{浮}′}{{F}_{浮}}$ρ_水=$\frac{2.2N}{2N}$×1.0×10³kg/m³=1.1×10³kg/m³；
（2）①分析比較實驗步驟B和C可知，物體排開水的體積不同，彈簧測力計的示數(shù)不同，受到的浮力不變，說明浮力 的大小與物體排開液體的體積有關；
②探究浮力大小與液體密度的關系時，應控制物體排開液體的體積相同，改變液體的密度，步驟D和E符合．
故答案為：
（1）3N；2N；1.1×10³kg/m³；
（2）排開液體的體積；D；E．

點評 本題探究影響浮力大小的因素，涉及到阿基米德原理、稱重法、測液體的密度等，會根據(jù)控制變量法分析實驗得出結論是關鍵．