Question

18．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）比较图A和图B（C、D或E），说明浸在液体中的物体会受到液体对物体的浮力作用．
（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，可知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）挂在弹簧测力计下的物体，若浸入液体中，弹簧测力计的示数减小就说明物体受到了竖直向上的浮力；
（2）C、E两图中物体完全浸没在液体中，排开液体的体积是相同的，C图是水，E图中是盐水，液体密度不同；根据F_浮=G-F_示求出浮力；
（3）根据公式F_浮=ρ_液gV_排分析浮力与V_排的关系；
（4）根据F_浮=G-F_示计算出在水中和盐水中受到的浮力，根据V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$计算出物体的体积，根据ρ_盐=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$计算出盐水的密度．

解答 解：（1）由图A可知，物体的重力是8N，在图B中，物体浸入水中时弹簧测力计的示数变为7N，示数减小了就说明物体受到了竖直向上的浮力；
在图C、图D和图E中，弹簧测力计的示数都减小了，说明浸在液体中的物体都受到了竖直向上的浮力；
（2）C、E两图中物体完全浸没在液体中，排开液体的体积是相同的，C图是水，E图中是盐水，液体密度不同，浮力不同，所以探究的是浮力大小和液体密度的关系；
物体浸没在盐水中所受的浮力F_浮′=G-F_示′=8N-5.6N=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=G-F_示=8N-6N-2N；
由F_浮=ρ_水gV_排得：
排开液体的体积：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³，
盐水的密度：
ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案为：（1）A；B（C、D或E）；（2）液体密度；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（4）中确定V_排相等是解决此题的关键．