Question

16．小刚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酒精），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究．下图表示探究的过程及有关数据． 
（1）分析②、③、④，说明浮力大小跟排开液体的体积有关．
（2）分析①④⑤，说明浮力大小跟液体的密度有关．
（3）物体完全浸没在酒精中所受的浮力是4.4N．
（4）根据图中的实验数据，该金属块的密度是2.4×10³kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）探究浮力与物体排开液体体积的关系，应控制物体排开液体密度相同而排开液体的体积不同，由图示根据F_浮=G-F分析解答；
（2）分析图示实验，根据实验控制的变量与实验现象得出结论；
（3）物体重力与测力计示数示数之差是物体受到的浮力；
（4）根据G=mg求出质量，根据F_浮=G_排=ρ_液gV_排，求出体积，再利用密度公式ρ=$\frac{m}{V}$求其密度．

解答 解：
（1）由图②③④可知，液体的密度相同而物体排开液体的体积不同，物体排开液体的体积越大，弹簧测力计示数越小，由F_浮=G-F可知物体受到的浮力越大，由此可得：浮力大小跟排开液体中的体积有关；
（2）探究浮力大小与液体的密度有关时应控制排开液体的体积相同，液体密度不同；
由图可知，由①④⑤所示实验分析可说明说明浮力大小跟液体的密度有关；
（3）由图可知，物体的重力G=12N，物体浸没在酒精中时测力计示数为7.6N，
则所受的浮力是：F_浮=G-F=12N-7.6N=4.4N；
（4）根据G=mg可得，金属块质量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{12N}{10N/kg}$=1.2kg，
图④中金属块浸没在水中时，测力计示数为7N，由F_浮=G_排=ρ_液gV_排得金属块体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{12N-7N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-4m³，
所以金属块的密度为：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{1.2kg}{5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.4×10³kg/m³．
故答案为：（1）排开液体的体积；（2）①④⑤；（3）4.4；（4）2.4×10³．

点评 本题是探究浮力大小与哪些因素有关的实验，实验应用控制变量法分析图示实验即可解答，还考查了物体密度的计算，关键知道物体浸没时V_物=V_排．