Question

4．如图甲是“探究浮力大小”的实验过程示意图．

（1）实验步骤B和D可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F_浮，步骤A和E可以测出物块排开的水的所受重力G_排；比较F_浮与G_排，可以得到浮力的大小跟物块排开的水所受重力的关系．
（2）图乙是物块缓慢浸入水中时，弹簧测力计示数F随浸入深度h的变化关系图象，分析图象可得出关于浮力大小的初步结论：物体未浸没水中前，排开水的体积越大，所受的浮力越大．
（3）此物块的密度是2.5g/cm³．

Answer 1

分析 （1）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，最后再测出桶和溢出水的重力；分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．
（2）乙图中物体已全部浸入了水中，所以弹簧测力计的示数应读随h的增大F不变的一段的示数，利用称重法可计算出此时物体所受的浮力；
（3）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）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；
由A可知空桶的重力为1N，由D可知水和桶的总重为2.2N，则G_排=G_总-G_桶=2.2N-1N=1.2N；
比较F_浮与G_排可得，浮力大小跟物体排开的水所受重力大小相等．
（2）物体未浸入水中时h=0，从图乙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；物块浸没前，物体排开的液体体积越大，物块所受的浮力越大；
（3）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_物=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$；
ρ_物=$\frac{m}{{V}_{物}}$=$\frac{\frac{G}{g}}{{V}_{物}}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{ρ}_{水}G}{{F}_{浮}}$=$\frac{3N×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{1.2N}$=2.5×10³kg/m³=2.5g/cm³．
故答案为：（1）D；E；（2）排开水的体积；（3）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，难度较大．