Question

2．在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时，小丽提出如下猜想：
猜想一：浮力的大小跟物体排开液体的体积有关；
猜想二：浮力的大小跟液体的密度有关；
猜想三：浮力的大小跟物体的密度有关．
（1）小丽用重为3.2N的物体A做了如图甲、乙、丙的实验，该实验验证了猜想一是正确的．实验中，物体A浸没时受到的浮力为2.2N，方向竖直向上，物体A的密度为1.45×10³kg/m³．

（2）小丽验证猜想二时，根据测得的实验数据描绘出浮力与液体密度的关系图，她分析后发现，由于误将物体受到的拉力当做了浮力，导致图象甲未经过坐标原点．由此可推断：物体受到的浮力大小与液体密度的关系图象应该是丙（选填“甲”、“乙”或“丙”）．由此说明当其他条件相同时，物体受到的浮力大小与浸入的液体的密度成正比．
（3）为验证猜想三，小丽选用了与物体A密度不同的物体B进行实验，她将物体B逐渐浸入水中，容器中的水面上升至图示O位置时，弹簧测力计示数变为0，如图丁．取出物体B，小丽又将物体A缓慢浸入水中，她在水面上升到O点（选填“O点之上”、“O点”或“O点之下”）位置时，读取弹簧测力计的示数，以便判断浮力的大小与物体的密度是否有关．
同组的其他同学认为小丽的这个实验在操作上有一定的难度，不容易控制并有明显的误差，并提出了多种改进意见，你认为合理的是B．
A、选两个质量相等，密度不同的实心物体，分别浸没在水中，比较浮力大小
B、选两个体积相等，密度不同的实心物体，分别浸没在水中，比较浮力大小
C、选两个密度相等，体积不同的实心物体，分别浸没在水中，比较浮力大小．

Answer 1

分析 （1）分析图1，观察变化量和不变量，得出探究的因素；在同种液体中，物体所受浮力与物体排开液体的体积有关，V_排越大，浮力越大；根据物体完全浸没时测力计的示数，由F_浮=G-F计算出完全浸没时所受的浮力；根据阿基米德原理求出物体的体积，根据密度公式求出物体的密度；
（2）物体受到的浮力大小与液体密度有关，密度越大，浮力越大；
（3）在探究浮力大小是否与物体的密度有关时，需使物体排开液体的体积和液体的密度相同，物体的密度不同．

解答 解：（1）由图1知，物体浸在水中的体积不同，所受浮力不同，可知物体所受浮力与物体排开液体的体积有关，可验证猜想一；
且浸在水中的体积越大，测力计的示数越小，即所受的浮力越大，可得在同种液体中，物体排开液体的体积越大，受到的浮力越大；
由图丙知，物体浸没时测力计的示数为1N，可知此时受到的浮力F_浮=G-F=3.2N-1N=2.2N，浮力方向竖直向上；
根据F_浮=ρ_水gV_排，可知物体的体积为V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.2×10^-4_m3，
物体的密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{3.2N}{2.2×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$≈1.45×10³kg/m³．
（2）物体受到的浮力大小与液体密度有关，密度越大，浮力越大，则拉力越小，故物体受到的浮力大小与液体密度的图象与拉力与密度图象是相反的，故选丙；由图象可知，当其他条件相同时，物体受到的浮力大小与浸入的液体的密度成正比；
（3）要探究浮力与物体密度的关系，需使物体排开液体的体积相同，则应将物体A缓慢浸入水中，使水面上升到O点处，读取测力计的示数；
在探究浮力大小是否与物体的密度有关时，需使物体排开液体的体积和液体的密度相同，物体的密度不同，故应选用体积相同、密度不同的两个物体，故选B．
故答案为：（1）一；排开液体的体积越大；2.2；竖直向上；1.45×10³；（2）丙；正比；（3）O点；B．

点评 本题考查了学生对称重法求浮力和控制变量法的理解和掌握，以及分析实验数据的能力．