Question

19．小明同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如图所示的实验．请你根据小明的实验探究回答下列问题．

（1）在图A中，用细线系住物块A挂在弹簧测力计下，物块A受到重力和弹簧秤对它的拉力作用．由图可知物块A的重力是8N．
（2）在C与E两图中，保持了排开液体的体积不变，研究浮力与液体密度的关系；根据A与E两图所标的实验数据，利用公式F_浮=G-F_拉可求物体浸没在盐水中所受的浮力为2.4N．
（3）小明对ABCD四个步骤进行了观察研究，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度又无关．对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度无关．
（4）在小明实验的基础上，根据有关实验数据，可以计算出盐水的密度为1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）物体A处于静止状态，在空气中受到的拉力和重力是一对平衡力，据此可知物体的重力等于弹簧秤的拉力，由弹簧秤示数可知物体的重力；
（2）掌握影响浮力大小的因素，判断两图中改变的量和不变的量，得出影响浮力的因素；根据F_浮=G-F计算出在水中和盐水中受到的浮力；
（3）根据公式F_浮=ρ_液gV_排分析浮力与V排的关系；
（4）根据在水中和在盐水中排开液体的体积相等列出关系式求出盐水的密度；或根据V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$计算出物体的体积，根据ρ_液=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$计算出盐水的密度．

解答 解：（1）图A中，物体A受到重力和弹簧秤对它的拉力作用，处于静止状态，二力是一对平衡力，大小相等；由弹簧秤示数可知，物体A的重力G=F_拉=8N；
（2）C与E两图，排开液体的体积不变，液体的密度不同，所以是研究浮力与液体密度的关系；
由A图知，物体的重力为8N，由E图知，物体浸没在盐水中时弹簧秤的拉力为5.6N，F_浮=G-F_拉=8N-5.6N=2.4N，所以在盐水中受到的浮力为2.4N；
（3）由F_浮=ρ_液gV_排得，浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度无关；
（4）由AD知，浸没在水中时的浮力F_浮=8N-6N-2N；
由题意知，在水和盐水中排开液体的体积相等，则：$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮盐水}}{{ρ}_{盐水}g}$，
代入数据得：$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=$\frac{2.4N}{{ρ}_{盐水}×10N/kg}$，
解得：ρ_盐水=1.2×10³kg/m³．
故答案为：（1）弹簧秤；8；（2）液体密度；F_浮=G-F_拉；2.4；（3）增大； 无关；（4）1.2×10³．

点评 此题是探究影响浮力大小的因素实验，考查了影响浮力的因素及控制变量法的应用，同时考查了有关浮力公式的应用，在（3）中确定V_排相等是解决此题的关键．