Question

4．在探究“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實驗中，辰辰同學(xué)和他的小伙伴們做了如圖所示的一系列實驗．
（1）①②③三次實驗是為了探究浮力的大小與排開液體體積的關(guān)系，得出的結(jié)論是在液體密度一定時，物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大．
（2）分析①③④三次的實驗數(shù)據(jù)，可知浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)．
（3）此實驗還探究了浮力的大小與液體密度的關(guān)系，得出的結(jié)論是：在排開液體體積一定的情況下，液體密度越大，物體受到的浮力越大．
（4）通過實驗數(shù)據(jù)可知金屬塊的密度為9×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）分析圖①②③所示實驗，根據(jù)實驗控制的變量與實驗現(xiàn)象得出結(jié)論；
（2）探究浮力與物體浸沒在液體深度的關(guān)系，應(yīng)控制液體的密度與物體排開液體的體積相同而浸入液體的深度不同，分析圖示實驗答題；
（3）探究浮力與密度的關(guān)系實驗，應(yīng)控制物體排開液體的體積相同而液體密度不同，分析圖示實驗答題；
（4）應(yīng)用G=mg求出金屬塊的質(zhì)量，然后應(yīng)用浮力公式求出金屬塊的體積，最后由密度公式求出金屬塊的密度

解答 解：
（1）由圖示①②③三次實驗可知，物體排開液體的密度不變而排開液體的體積不同，物體受到的浮力不同，排開液體體積越大，物體受到的浮力越大，由此可知，①②③三次實驗可以探究：浮力的大小與排開液體體積的關(guān)系，得出的結(jié)論是：在液體密度一定時，物體排開液體的體積越大，物體受到的浮力越大．
（2）探究浮力與物體浸沒在液體深度的關(guān)系，應(yīng)控制液體的密度與物體排開液體的體積相同而浸入液體的深度不同，由圖①③④三次實驗符合條件，物體排開液體的密度與體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，物體受到的浮力相同，由此可知：浮力大小與物體浸沒在液體中的深度無關(guān)．
（3）由圖③⑤所示實驗可知，物體排開液體的體積相同而排開液體的密度不同，液體密度越大，物體受到的浮力越大，由此可知：該實驗可以探究浮力的大小與液體密度的關(guān)系，得出的結(jié)論是：在排開液體體積一定的情況下，液體密度越大，物體受到的浮力越大．
（4）由圖①所示實驗可知，金屬塊的重力G=9N，
由G=mg可知，金屬塊的質(zhì)量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{9N}{10N/kg}$=0.9kg，
由圖①④所示實驗可知，金屬塊浸沒在水中受到的浮力：
F_浮=G-F=9N-8N=1N，
由F_浮=ρ_水gV_排可知，金屬塊的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
金屬塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.9kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=9×10³kg/m³．
故答案為：
（1）排開液體體積；體積越大．
（2）①③④；
（3）液體密度；液體密度；
（4）9×10³．

點評 在本實驗中，牽扯到的變量一共有三個，物體排開液體的體積、液體的密度、物體浸沒的深度，因此，在探究過程中，控制變量法的運用至關(guān)重要．同時，我們還應(yīng)明確在這三個因素中，物體浸沒的深度對浮力的大小是沒有影響的．稱重法表達式的運用也在這一實驗的進行中起到了重要的作用，是我們必須熟練掌握的．