Question

11．如图是“探究浮力大小”的实验过程示意图．

（1）实验步骤C和D可以探究浮力大小与排开液体体积的关系；
（2）步骤B和D可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F_浮；
（3）步骤A和E可以测出物块排开的水所受重力G_排；
（4）比较F_浮与G_排，可以得到的结论是：浮力的大小等于物块排开水所受的重力；
（5）实验中所用物块的密度是2.5 g/cm³．

Answer 1

分析 （1）C、D两次实验步骤中，物体浸没在水中的体积不同，物体排开水的体积不同，弹簧测力计的示数不同；
（2）要先测物块的重力和空桶的重力，然后再把物块没入水中，测出物块受到的浮力；
（3）析几步实验的相同因素和不同因素，就可知道这几步是探究哪个因素对浮力的影响，并根据测力计示数计算出每步浮力的大小，从而得出结论；
（4）根据（2）和（3）中计算的浮力大小得出结论；
（5）由阿基米德原理求出排开液体的体积，再利用重力、密度的变形公式求出物块的密度．

解答 解：（1）C、D两实验步骤中，物体排开水的体积不同，弹簧测力计的示数不同，说明物体受到的浮力也不同，因此结论是物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关，排开的液体体积越大，受到的浮力越大；
（2）由B可知物体的重力为3N，由D可知物体浸在水中时的拉力为1.8N，则F_浮=G-F=3N-1.8N=1.2N；
（3）由A可知空桶的重力为1N，由E可知水和桶的总重为2.2N，则G_排=G_总-G_桶=2.2N-1N=1.2N；
（4）比较F_浮与G_排，可以得到的结论是：浮力的大小等于物块排开水所受的重力，都等于1.2N；
（5）从图B可读出此时弹簧测力计的示数等于物体的重力G=3N．在未完全浸入时弹簧测力计的示数逐渐减小，则浮力逐渐增大由图D知物体浸入水中位置时弹簧测力计的示数为1.8N，所以物体所受的浮力F_浮=3N-1.8N=1.2N；由阿基米德原理F_浮=ρ_液V_排g得：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g}$=V_物；
ρ_物=$\frac{m}{{V}_{物}}$=$\frac{\frac{G}{g}}{{V}_{物}}$=$\frac{G{ρ}_{液}}{{F}_{浮}}$=$\frac{3N×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{1.2N}$=2.5×10³kg/m³=2.5g/cm³；
故答案为：
（1）排开液体体积；（2）D；（3）E；（4）物块排开水所受的重力；（5）2.5．

点评 本题是探究阿基米德原理的实验，考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力，属于中等题．