Question

6．如图是利用水和盐水等器材来研究浮力的实验过程，请根据图中提供的信息回答下列问题：
（1）本实验是研究浮力的大小与排开液体密度的关系．
（2）实验步骤：
①将物体挂在弹簧测力计下，读得弹簧测力计的读数为F₁；
②将物体挂在弹簧测力计下浸没到水中，读得弹簧测力计的读数为F₂；
③将物体挂在弹簧测力计下浸没到盐水中，读得弹簧测力计的读数为F₃；
④实验可测出物体在水中所受浮力大小为1N，物体在盐水中所受浮力大小为1.2N．
⑤通过实验数据的分析，实验结论是：物体在排开液体体积不变的情况下，排开液体的密度越大，受到的浮力越大；排开液体的密度越小，受到的浮力越小．
（3）本次实验还可测出的物理量：物体的密度和盐水的密度，则物体的密度的表达式：ρ_物=$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{{F}_{1}-F}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）浸入液体中的物体受到的浮力与排开液体的密度和排开液体的体积有关，根据保持不变的量，得出研究内容；
（2）④利用F_浮=G-F_示分别求物体在水中和盐水中受到的浮力；
⑤根据控制变量法，确定不变的量和变化的量，得出实验结论．
（3）求出了物体在水中受到的浮力，利用阿基米德原理F_浮=ρ_液V_排g求排开水的体积，由于物体浸没水中，物体的体积等于排开水的体积，最后利用密度公式求物体的密度．

解答 解：（1）由图知，物体分别浸没在水和盐水中，排开液体的体积相同，本实验是研究浮力的大小与排开液体密度的关系；
（2）④物体在水中受到的浮力F_浮水=F₁-F₂=4N-3N=1N；物体在盐水中受到的浮力F_浮盐=F₁-F₃=4N-2.8N=1.2N；
⑤物体排开液体体积不变，排开液体密度不同．通过实验数据的分析，实验结论是：物体在排开液体体积不变的情况下，排开液体的密度越大，受到的浮力越大；排开液体的密度越小，受到的浮力越小；
（3）物体排开水的体积V_排=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{{F}_{1}-F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$，
由于物体浸没水中，物体的体积V=V_排，
物体的密度ρ=$\frac{G}{gV}$=$\frac{{F}_{1}}{g\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{{F}_{1}-F}_{2}}$．
故答案为：
（1）排开液体密度；
（2）1；1.2；
（3）物体在排开液体体积不变的情况下，排开液体的密度越大，受到的浮力越大；排开液体的密度越小，受到的浮力越小；
（4）物体的密度是$\frac{{F}_{1}{ρ}_{水}}{{{F}_{1}-F}_{2}}$．

点评 本题综合考查密度、浮力等知识，并涉及控制变量法的运用．根据F_浮=G-F_示测浮力是解题的关键．