Question

9．在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，用到如下器材：分度值为0.2N的弹簧测力计，体积相同但密度不同的圆柱体A和B，相同的大烧杯若干，水、盐水、细线等，实验过程如图所示，请你回答下列问题：

（1）由图①、③、④可知，物体在浸没在水中前，浸入的深度越大，物体浸入水的体积越大，物体受到的浮力越大；
（2）由图①、④、⑤可知，物体在浸没在水中后，浸入的深度越大，物体受到的浮力不变（填“越大”、“越小”或“不变”），说明物体受到的浮力与浸入液体的深度无关（填“有关”或“无关”）．
（3）由图②、⑥、⑦可知，物体在不同液体中受到浮力还与液体密度有关．
（4）由图①、②和⑤⑥可知，物体在液体中受到浮力与物体的密度无关．
（5）若圆柱体A的重力为3N，当它完全浸没在水中时，弹簧测力计示数为1N，则圆柱体A的密度为1.5×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根据阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知：物体受到的浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关，而浸在水中的物体，则物体排开的液体密度一定，所以受到的浮力大小决定于物体排开水的体积；
（2）当物体全部浸没在液体中后再继续下降的过程中，发现弹簧测力计示数保持不变，说明浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关；
（3）图②、⑥、⑦物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，测力计的示数不同，可知所受浮力不同，可得浮力大小与液体的密度有关；
（4）①、②图和⑤⑥图中物体相同，液体密度相同，由图①、②和⑤⑥可知，不同的物体浸没在相同的液体中物体在液体中受到浮力与物体的密度无关；
（5）知道圆柱体在空气中和浸没在水中时弹簧测力计的示数，利用称重法求出受到的浮力；圆柱体浸没时排开水的体积和本身的体积相等，根据阿基米德原理求出圆柱体的体积；知道圆柱体的重力，根据G=mg可求质量，再根据密度公式求出圆柱体的密度．

解答 解：（1）物体在浸没在水中前，浸入的深度越大，物体浸入水的体积 越大，根据阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知，物体受到的浮力越大；
（2）当物体全部浸没在液体中后再继续下降的过程中，发现弹簧测力计示数保持不变，说明浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关；
（3）⑦中盐水，②和⑥是水，图②、⑥、⑦物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，测力计的示数不同，可知所受浮力不同，可得浮力大小与液体的密度有关．
（4）由图①、②和⑤⑥可知，不同的物体浸没在相同的液体中物体在液体中受到浮力与物体的密度无关；
（5）圆柱体受到的浮力：
F_浮=G-F′=3N-1N=2N；
因为圆柱体完全浸没，
所以根据F_浮=ρgV_排可得，圆柱体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³；
根据G=mg可得，圆柱体的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3N}{10N/kg}$=0.3kg，
圆柱体的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.3kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.5×10³kg/m³．
故答案为：（1）越大；（2）不变；无关；（3）液体密度；（4）⑤⑥；（5）1.5×10³．

点评 本题考查了影响浮力大小的因素，侧重考查了控制变量法的应用，分清楚图示的情况、注意控制变量法的应用是正确解题的关键．