Question

10．小明帮爷爷浇菜园，他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多，提桶所需的力就越大．由此他猜想：浮力大小可能与物体排开液体的体积有关．于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图所示的探究．

（1）分析图1中弹簧测力计示数的变化可知，物体排开液体的体积越大，所受的浮力越大．
（2）实验后，小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线，如图所示．（p水=1.0×10³kg/m³）分析图象可知：
①图2中的曲线a（选填“a”或“b”）描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况．
②当该金属圆柱体浸没在水中时受到的浮力为1N，金属圆柱体的密度为2.7×10³kg/m³．
（3）在完成上面实验后，小明又进行了如图3所示的操作．接下来小明应将该图与图1中的丁（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）进行比较，从而探究物体所受浮力大小与液体的密度的关系．

Answer 1

分析 （1）根据图中物体浸入到液体中的体积和弹簧测力计示数的变化，结合F_浮=G-F_拉分析浮力大小和排开液体体积之间的关系；
（2）①根据浮力大小和排开液体体积之间的关系判断出哪一条图象是浮力变化的图象，哪一条是拉力变化的图象；
②根据拉力变化的图象可知，物体没有浸入到水中前的拉力即为物体的重力G；根据浮力变化的图象可得物体完全浸没时的浮力，根据F_浮=ρ_水gV_排求出物体的体积，再根据G=mg=ρgV求出物体的密度．
（3）为了探究浮力大小与液体的密度有无关系，应控制物体排开液体的体积相同而液体的密度不同，分析图示实验，然后答题．

解答 解：（1）根据图中物体浸入到液体中的体积和弹簧测力计示数的变化，物体进入到液体中的体积越大，即排开液体的体积越大，弹簧测力计的拉力越小，根据F_浮=G-F_拉可知，物体重力不变，物体受的浮力会越大；
（2）①因为在物体全部浸没前，物体进入到液体中的深度越深．排开液体的体积越大，浮力越大；物体全部浸没后，排开液体的体积不变，根据F_浮=ρgV_排可知，浮力不再变化；所以图象a符合金属圆柱体所受浮力和浸入深度的关系；
②图象b是弹簧测力计对金属圆柱体的拉力变化图象，物体没有浸入到水中前的拉力即为物体的重力G=F=2.7N；
由图象a可知，圆柱体完全浸没后，圆柱体受的浮力为F_浮=1N，
由浮力公式F_浮=ρ_水gV_排可知，物体的体积V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
重力：G=mg=ρgV，则：物体的密度：ρ_物=$\frac{G}{gV}$=$\frac{2.7N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×10³kg/m³．
（3）分析图3可知，物体全部浸没在盐水中，与图1中的丁进行比较，排开液体体积相同，液体密度不同，因此可探究物体所受浮力大小与液体的密度的关系．
故答案为：（1）越大；（2）a；1；2.7×10³；（3）丁；液体的密度．

点评 本题考查了探究影响浮力大小因素实验，要掌握称重法测浮力的方法、应用浮力公式即可解题，应用控制变量法是正确解题的关键．