Question

5．小强同学用一个弹簧测力计、一个圆柱体金属块、两个相同的烧杯（分别装有一定量的水和未知液体），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究．下图表示探究过程及有关数据．

（1）在第②步中圆柱体金属块所受浮力F_浮=1N
（2）分析②③④，说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关；分析第①④⑤步，说明浮力大小跟液体密度有关．
（3）聪明的小强还计算出了未知液体的密度为800kg/m³
（4）小强边做边思考，觉得浮力可能跟物体的重力有关．于是小强利用上面实验中的器材，同时又找来了体积相同的实心铁块和铝块，设计了实验进行探究，实验过程如下，请你帮他把实验步骤补充完整．
①用弹簧测力计分别测出铁块和铝块的重力为G₁、G₂；
②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块浸没到水中，读出弹簧测力计的示数分别为F₁、F₂；
③实验结束后，小强认真分析了数据，如果G₁-F₁=G₂-F₂，则可证明浮力与物体的重力无关；
④小强结束了自己的实验探究，就马上得出了自己认为具有普遍意义的结论．请你分析小强的实验设计的不足之处没有进行多次实验．

Answer 1

分析 （1）根据称重法，利用①②两次的示数之差可求出浮力的大小；
（2）探究浮力大小跟物体排开液体的体积时应控制液体密度不变；根据①④⑤中的相同点和不同点分析；
（3）根据铜浸没在水中受到的浮力与浸没在盐水中受到的浮力的大小关系，由于排开的液体体积相同，根据F_浮=ρ_液gV_排可得盐水的密度．
（4）研究浮力与重力的大小关系，要控制排开液体的体积和密度不变，改变物体的重力大小，根据称重法求浮力大小；一个探究实验应改变实验条件进行多次探究，这样才能避免偶然性，得出具有普遍性的结论．

解答 解：
（1）由①②两次实验的弹簧测力计示数可得，物体所受的浮力：F_浮=10N-9N=1N；
（2）分析②、③、④三步可以看出液体的密度相同，物体排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，所以说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关．
分析①④⑤步的实验可知，物体排开液体的体积相同而液体密度不同，浮力不同，故探究的是浮力与液体密度的关系；
（3）据图①和图④可得，金属块浸没在水中受到的浮力F_浮1=10N-7N=3N；
据图①和图⑤可得金属块浸没在液体中受到的浮力F_浮2=10N-7.6N=2.4N；
金属块在液体中受到的浮力是金属块在水中受到浮力的0.8倍，而图④和⑤中V_排相同，由F_浮=ρ_液gV_排可知，则液体的密度是水的密度的0.8倍，所以该液体的密度ρ_液体=0.8×10³kg/m³．
（4）①②用弹簧测力计分别测出铁块和铝块的重力为G₁、G₂；用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块浸没到水中，读出弹簧测力计的示数分别为F₁、F₂；
③实验结束后，小强认真分析了数据，若G₁-F₁=G₂-F₂，即体积相同的铁块和铝块浸没在水中受到的浮力是相等的，由此可知，浮力与物体的重力无关；
④分析小强的实验探究过程可以看出，他只用了一种液体，测量了一组数据，所以结论不具普遍性．
故答案为：（1）1；（2）②③④、液体密度；（3）800；（4）②浸没到水中；  ③G₁-F₁=G₂-F₂；④没有进行多次实验．

点评 本题考“探究浮力的大小跟哪些因素有关”，涉及称重法、对实验现象的分析等，并渗透了控制变量法、归纳法的考查，综合性较强．