Question

9．小明同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如图1所示的实验，请你根据小明的实验探究回答下列问题：
（1）分析图1B、C、D，说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关．
（2）对比图1C、E两图，可以探究浮力大小是否与液体密度有关，并可得出结论：在排开液体体积相同条件下，物体浸入液体的密度越大，所受浮力越大．

（3）在小明实验数据的基础上，可以计算出盐水的密度为1.2×10³kg/m³．
（4）小明还想探究浮力大小与物体形状是否有关，于是他用同一块橡皮泥（不溶于水），分别揉成“圆球”、捏成“碗状”放入适量水中，橡皮泥静止时如图2所示．“圆球”橡皮泥受到的浮力小于（选填“大于”、“等于”或“小于”）“碗状”时受到的浮力；由此小明得出物体受到的浮力与其形状有关的结论，部分同学却不同意该结论，他们指出其中的错误原因是：小明只关注了橡皮泥形状的改变，没有控制橡皮泥排开液体的体积相同．

Answer 1

分析 （1）分析B、C、D中相同的量和不同的量，利用控制变量法得出浮力大小与物体排开液体体积的关系；
（2）分析C、E两幅图相同的量和不同的量，得出浮力大小于液体密度的关系；
（3）根据测力计的示数分别计算出两种情况下浮力的大小，C和E两幅图物体排开液体的体积相等，可根据阿基米德原理的变形公式V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g{V}_{排}}$列出方程，计算出盐水的密度；
（4）物体的重力大于受到的浮力时物体下沉，物体的重力等于受到的浮力时物体漂浮或悬浮，同一物体的质量不变，据此进行解答；
要探究浮力大小与物体形状是否有关时，应控制物体排开液体的体积和液体的密度不变，改变物体的形状．

解答 解：（1）由图B、C、D可知，物体浸入水的体积不同，即物体排开水的体积不同，测力计的示数不同，可知物体受到的浮力不同，这说明：浮力大小与物体排开液体的体积有关．
（2）C、E两幅图，物体完全浸没在水和盐水中，排开液体的体积相同，液体的密度不同，探究浮力与液体密度的关系，可知物体排开液体的体积相同，液体的密度越大，物体所受浮力越大；
（3）由图A可知，物体的重力G=8N，由图C可知，物体浸没在水中时，弹簧测力计对物体的拉力F=6N，则物体受到的浮力F_浮1=G-F=8N-6N=2N．
由图E可知，物体浸没在盐水中时，弹簧测力计对物体的拉力F=5.6N，则物体受到的浮力F_浮2=G-F=8N-5.6N=2.4N．
物体排开液体的体积相等，则：$\frac{{F}_{浮1}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮2}}{{ρ}_{盐水}g}$
则ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮2}•{ρ}_{水}}{{F}_{浮1}}$=$\frac{2.4N×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{2N}$=1.2×10³kg/m³；
（4）由物体的浮沉条件可知，橡皮泥下沉时F_浮1＜G，橡皮泥漂浮时F_浮2=G，则F_浮1＜F_浮2；
若要探究浮力大小与形状的关系，应控制液体的密度和物体排开液体的体积相等，由题意可知两次排开液体的体积不同，错误原因就是没有利用控制变量法，即没有控制物体都要排开相同体积的液体．
故答案为：
（1）物体排开液体的体积；
（2）液体密度；在排开液体体积相同；物体浸入液体的密度越大，所受浮力越大；
（3）1.2×10³；
（4）小于；排开液体的体积相同．

点评 此题考查了浮力大小的影响因素，采用了控制变量法，分析问题时找准什么量在变，什么量不变；题中还涉及到了利用称重法计算浮力．