Question

5．某兴趣小组利用同一物体“探究浮力大小等于什么？”的实验，过程如图所示．

（1）利用水进行探究记录的实验数据如表，请将表中空缺的数据补充完整．

实验过程	弹簧测力计的示数F/N	排开液体的体积V/cm3	排开液体的重力G/N	物体所受的浮力F/N
A	4	0	0	0
B	3.5	50	0.5
C		100	1	1
D	3	100	1	1

（2）当测力计吊着物体，从接触水面开始缓慢完全浸入水中，到与底部刚好接触的过程中，能正确表示物体所受浮力F与浸入水中深度h关系的图象是C；

（3）利用另一种液体进行实验（如图E所示）．
（4）分析实验数据可知，物体所受浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关，与浸入的深度无关；其大小等于排开液体的重力．
（5）实验结束后，他们又发现该实验不仅能测出物体的密度，还可以测出E图中液体的密度，请你帮他们完成，该实验所用物体的密度是4×10³kg/m³；E图所用液体的密度是1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）图甲A中，弹簧测力计在空气中测量的是物体的重力；根据称重法求出物体受到的浮力，即物体受到的浮力等于物体的重力减去浸入液体时弹簧测力计的示数；
（2）当物体慢慢浸入水中时，完全浸没前，由于排开水的体积增大，受到的浮力增大，当物体完全浸没后，深度增大，排开水的体积不变，浮力不变；
（4）浮力与排开液体的体积和液体密度有关，由表中数据，运用控制变量法分析；根据表格中数据进行分析，得出浮力大小等于物体排开液体的重力；
（5）由AC图可知物体的体积，根据ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$计算物体密度；
由AE两图可求物体受到另一液体的浮力，根据F_浮=ρgV_排求出所用液体的密度．

解答 解：
（1）图甲A中，物重即为弹簧测力计的示数，即G=4N；B中弹簧测力计的示数为3.5N，则物体受到的浮力F_浮B=G-F_B′=4N-3.5N=0.5N；
C中物体受到的浮力为1N，则此时弹簧测力计的示数F_C′=G-F_浮C=4N-1N=3N，如下表所示：

实验过程	弹簧测力计的示数F（N）	排开液体的体积V（cm3）	排开液体的重力G（N）	物体所受的浮力F（N）
A	4	0	0	0
B	3.5	50	0.5	0.5
C	3	100	1	1
D	3	100	1	1

（2）在完全浸没前，随着深度的增加，受到的浮力增大；完全浸没后，深度增加，但浮力不变，所以C正确；
（4）同表中ABC三次实验可知，都是水，液体密度相同，排开水的体积越大，物体受到浮力越大；
由DE两次实验可知，物体分别浸没在水和另一液体中，从实验弹簧测力计示数可知两次浮力不同，即说明浮力与液体的密度有关；
由表中CD两次实验，物体排开水的体积相同，浸入水的深度不同，但浮力相同，说明浮力与物体浸没的深度无关；
由表格中数据知，浸在液体中的物体受到的浮力等于物体排开液体的重力．
（5）由AC两图可知物体的体积V=600cm³-500cm³=100cm³=1×10^-4m³，
物体重力G=4N，
所以物体的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{4N}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=4×10³kg/m³；
由图AE可知，物体受到另一液体的浮力：F_浮液=F_A-F_E=4N-2.8N=1.2N，
根据F_浮=ρ_液V_排g，
另一种液体的密度：ρ_液=$\frac{{F}_{浮液}}{Vg}$=$\frac{1.2N}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10³kg/m³．
故答案为：（1）见上表；
（2）C；
（4）液体密度；排开液体的体积；浸入的深度；排开液体的重力；
（5）4×10³；1.2×10³．

点评 本题是浮力和深度关系的探究实验，涉及到了二力平衡条件的应用、称重法求浮力、密度的计算和分析实验数据得出结论等，在计算液体密度时要注意物体完全浸没时排开液体的体积和本身的体积相等．