Question

20．如图甲是“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验过程示意图．

（1）实验步骤C和D可以探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系；步骤B和D可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F_排，步骤A和E可以测出物体排开的水所受重力G_排；比较F_浮和G_排可以得出F_浮与G_排的关系．
（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变化的关系图象．分析图象，可发现：
①物块浸没前，浸入液体的深度越深，物块所受的浮力越大；
②物块浸没后，所受的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关．
（3）此物块的密度是2.5×10³kg/m³．
（4）同组的小丽用同样的器材和方案重复小明的实验，尽管进行了正确测量，可步骤E中的测力计示数为1.8N，原因可能是溢水杯的水没装满．

Answer 1

分析 （1）分析图示实验，根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论；
（2）①探究浮力与物体浸没前保持液体的密度不变，改变液体的深度，分析弹簧测力计的示数得出结论；
②探究浮力与物体浸入液体深度的关系，应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，分析图示实验，然后答题；
（3）由阿基米德原理求出V_排，V_物=V_排；由公式G=mg求出质量，再由ρ=$\frac{m}{V}$求出物体的密度；
（4）若溢出杯没装满水，则溢出水的体积会小于物体的体积．

解答 解：（1）由图甲，BCD所示实验可知，物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同，物体受到的浮力不同，由此可知，浮力大小与物体排开液体的体积有关；
由称重法可知，F_浮=G-F_示，步骤B和D可以测出物块浸没在水中受到的浮力；步骤A和E可以测出物块排开液体所受的重力，G排=G_桶+液-G_桶，可验证阿基米德原理．
（2）①探究物块浸没前，由图BC可知，物块排开液体的密度相同，排开液体的体积越大，弹簧测力计的示数越小，由称重法F_浮=G-F_示可知，物块浸没前，浸入液体的深度越深，物块受到的浮力越大；
②探究浮力与物体浸入液体深度的关系，应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，由图示实验可知，图B、D所示实验中物体排开液体的密度、物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，说明完全浸没在液体中的物块受到的浮力与浸没在液体中的深度无关；
（3）由B知，G=3N，物块的质量，m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3N}{10N/kg}$=0.3kg；
由图B、D知，F_浮=G-F_示=3N-1.8N=1.2N，
完全浸没在水中的物块，V_排=V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10^-4m³，
物块的密度，ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.3kg}{1.2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.5×10³kg/m³；
（4）根据阿基米德原理的内容可知：F_浮=G_排；
若溢水杯的水没装满，则物体排开的水不能够全部溢出，造成测量的G_排偏小．
故答案为：（1）物体排开液体的体积；D；E；（2）①浸入液体的深度越深；②物体浸没在液体中的深度无关；（3）2.5×10³；（4）溢水杯的水没装满．

点评 本题主要考查了探究影响浮力大小因素实验、求物体的体积与密度问题，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．