Question

3．小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器，分别装有一定量的水和盐水，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究，其装置和弹簧测力计示数如图所示

（1）根据实验现象，你有什么发现，请写出两条①液体对物体的浮力与物体排开液体的体积有关；②液体对物体的浮力与液体的密度有关
（2）求在图丁中圆柱体所受的浮力 
（3）圆柱体的体积和密度分别是多大？（g取l0N/kg）

Answer 1

分析 （1）（2）根据称重法F_浮=G-F_示，由图示分别求出别求出乙、丙、丁、戊实验中物体受到的浮力大小，分别由图乙丙实验和由丁戊实验分析得出影响浮力的因素；
（3）根据阿基米德原理，在丁实验中，求出物体排开水的体积即物体的体积，根据ρ=$\frac{m}{{V}_{物}}$=$\frac{G}{g{V}_{物}}$求出圆柱体的密度．

解答 解：（1）（2）由图甲知，物体的重力G=5N，根据称重法，F_浮=G-F_示，分别求出乙、丙、丁、戊实验中物体受到的浮力大小：
F_浮乙=G-F_示乙=5N-3.4N=1.6N；
F_浮丙=G-F_示丙=5N-1N=4N；
F_浮丁=G-F_示丁=5N-1N=4N，即图丁中圆柱体所受的浮力；
F_浮戊=G-F_示戊=5N-0.6N=4.4N；
由图乙丙结合F_浮乙、F_浮丙大小可知，液体对物体的浮力与物体排开液体的体积有关；
由图丁戊实验结合F_浮丁、F_浮戊、大小可知，液体对物体的浮力与液体的密度有关；
（3）根据阿基米德原理，在丁实验中，物体排开水的体积：
V_排=$\frac{{F}_{浮丁}}{{ρ}_{水}g}=\frac{4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4 m³；
因浸没在水中，故V_物=V_排=4×10^-4 m³；
圆柱体的密度：
ρ=$\frac{m}{{V}_{物}}$=$\frac{G}{g{V}_{物}}$=$\frac{5N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.25×10³kg/m³．
故答案为：（1）①液体对物体的浮力与物体排开液体的体积有关；②液体对物体的浮力与液体的密度有关；
（2）4N；
（3）4×10^-4m³； 1.25×10³kg/m³．

点评 本题考查称重法测浮力大小、分析数据归纳结论的能力和阿基米德原理及密度公式的应用．