Question

9．如圖1所示是探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)此圖回答下列問(wèn)題．

（1）分析比較圖1①②，物體放入水中后，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)將變�。ㄟx填：變大、變�。�．
（2）將同一鉤碼放在圖1③的另一種液體中，發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)變得更小，說(shuō)明此液體的密度比水的密度大（選填：大、小）．比較②③可得出浮力大小與液體的密度有關(guān)．
（3）某金屬塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，將金屬塊從空氣中慢慢浸入密度為ρ的液體中，直到金屬塊接觸容器底為止．圖2給出了彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù) F與金屬塊浸入液體前后高度（或深度）h的關(guān)系圖線．則金屬塊的質(zhì)量m=$\frac{{F}_{1}}{g}$，金屬塊的體積V=$\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{ρg}$，金屬塊的密度ρ_金=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$ρ（用圖中的字母及g表示上述各物理量）．

Answer 1

分析 （1）分析圖1中的①②，對(duì)鉤碼進(jìn)行受力分析，根據(jù)平衡力判斷彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)變化情況；
（2）由②③中鉤碼都浸沒(méi)在液體中，所以V_排相同，分析圖1③中鉤碼受力，通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)更小，說(shuō)明鉤碼受到的浮力更大，由此可知這是探究浮力與液體密度關(guān)系的；
由F_浮=ρ_液gV_排可知③中液體的密度與水的密度關(guān)系；
（3）金屬塊從空氣中慢慢浸入密度為ρ的液體中，由圖象分析0-h₁、h₁-h₂以及浸入深度達(dá)到h₂三段的含義．
根據(jù)G=mg得出金屬塊質(zhì)量；
由浸沒(méi)時(shí)的浮力計(jì)算出金屬塊的體積，從而求得金屬塊的密度．

解答 解：
（1）由圖1中①圖，鉤碼受到重力和彈簧測(cè)力計(jì)拉力，且這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，所以彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F₁=G；
由②圖，鉤碼受到重力，彈簧測(cè)力計(jì)拉力和水對(duì)鉤碼的浮力，這三個(gè)力平衡，則F₂+F_浮=G，所以F₂=G-F_浮．由此F₂＜F₁，即彈簧測(cè)力計(jì)變�。�
（2）由②③圖，鉤碼分別浸沒(méi)在水和另一液體中，鉤碼排開(kāi)液體的體積相同，而液體種類不同，液體密度不同，彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)不同，由F_浮=G-F_示，可知鉤碼受到的浮力不同，說(shuō)明浮力大小與液體的密度有關(guān)；彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)變得更小，說(shuō)明鉤碼受到的浮力更大，由F_浮=ρ_液gV_排可知ρ_液＞ρ_水．
（3）金屬塊掛在彈簧測(cè)力計(jì)上，將金屬塊從空氣中慢慢浸入密度為ρ的液體中，由圖象可知：
0-h₁彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，這段表示金屬塊未浸入液體中，所以F₁=G，所以金屬塊的質(zhì)量m=$\frac{{F}_{1}}{g}$；
h₁-h₂彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變小，這段表示金屬塊逐漸浸入液體中；
浸入深度達(dá)到h₂之后彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，這段表示金屬塊浸沒(méi)入液體中，所以F₂+F_浮=G．
由此可知：F₁=F₂+F_浮，
浸沒(méi)時(shí)金屬塊受到的浮力：F_浮=F₁-F₂，
由F_浮=ρgV_排，
所以金屬塊的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{ρg}$，
所以金屬塊的密度ρ_金=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{{F}_{1}}{\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{ρg}×g}$=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$ρ．
故答案為：（1）變��；（2）大；密度；（3）$\frac{{F}_{1}}{g}$；$\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{ρg}$；$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$ρ．

點(diǎn)評(píng) 在探究浮力影響因素的實(shí)驗(yàn)要能熟練應(yīng)用控制變量法、分析清楚圖示實(shí)驗(yàn)情景是正確解題的關(guān)鍵．
計(jì)算金屬塊的密度是本題的難點(diǎn)，關(guān)鍵是根據(jù)表格中數(shù)據(jù)得出物體浸沒(méi)時(shí)的浮力，從而求出物體的體積．