Question

17．小敏同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯（分别装有一定量的水和煤油），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究．图表示探究的过程及有关数据．

（1）分析图中B、C、D，说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关．
（2）分析图中D、E，说明浮力大小跟液体密度有关．
（3）物体完全浸没在煤油中所受的浮力是2.4N．
（4）物体的密度约为3.3×10³km/m³．
（5）实验探究过程中，小敏采用的研究方法为控制变量法．

Answer 1

分析 （1）分析图B、C、D，看物体所受浮力与物体排开液体体积间的关系，从而得出结论；
（2）探究浮力与密度的关系，应控制物体排开液体的体积相同而液体种类不同，分析各图，找出符合条件的图片；
（3）由图A可知物体的重力，由图E求出弹簧测力计对物体的拉力，然后根据称重法求出物体在煤油中受到的浮力；
（4）由图A和图D求出物体在水中受到的浮力，根据阿基米德原理表示出物体排开水的体积即为物体的体积，根据G=mg和ρ=$\frac{m}{V}$求出物体的密度；
（5）物理学中对于多因素的问题常采用控制因素的办法，把多个因素的问题变成多个单因素的问题，这种方法叫控制变量法．

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，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）探究浮力与密度的关系，应控制物体排开液体的体积相同而液体种类不同，
由图D和图E可知，物体排开液体的体积相同，两烧杯中液体不同，液体密度不同，物体受到的浮力不同，
因此图D、E说明浮力大小跟液体密度有关；
（3）由图A可知，物体的重力G=10N，由图E可知，物体浸没在煤油中时，
弹簧测力计对物体的拉力F′=7.6N，
则物体受到的浮力F_浮=G-F′=10N-7.6N=2.4N；
（4）由图D可知，物体浸没在水中时，弹簧测力计对物体的拉力F″=7N，
则物体受到的浮力F_浮′=G-F″=10N-7N=3N，
由F_浮=ρgV_排可得，物体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，
则物体的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{G}{g×\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{{F}_{浮}}$ρ_水=$\frac{10N}{3N}$×1.0×10³kg/m³≈3.3×10³kg/m³；
（5）实验探究过程中，小敏采用的研究方法为控制变量法．
故答案为：
（1）物体排开液体的体积；
（2）D、E；
（3）2.4；
（4）3.3×10³；
（5）控制变量法．

点评 本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．