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）为了探究浮力大小与液体的密度有无关系，可选用①④⑤图的装置来进行操作．
（2）根据图中数据，求出圆柱体体积为4×10^-4m³，盐水的密度为1.1×10³kg/m³．
【拓展】
（3）从课外资料中了解到，庄子曾提出：如果水积得不够多，那么承载大船就没有力量．
也就是说浮力的大小与液体的多少有关．庄子的说法有道理吗？小明从实验室找来了烧杯、木块（不吸水）、弹簧测力计等器材，研究浮力大小是否和水的多少有关．
他先用弹簧测力计测出木块的重力（如图甲）．再将木块放入烧杯内的水中，木块处于漂浮状态（如图乙）．
然后向烧杯内再加入一些水或从烧杯内倒出一些水（填操作），发现木块仍然漂浮．经分析可知，木块两次受到的浮力都为2.5牛，从而得出木块漂浮时浮力大小与水的多少无关．

Answer 1

分析 （1）为了探究浮力大小与液体的密度有无关系，应控制物体排开液体的体积相同而液体的密度不同，分析图示实验，然后答题；
（2）物体的重力与测力计拉力之差是物体受到的浮力，根据浮力公式求出物体的体积，根据浮力公式求出盐水的密度．
（3）探究浮力大小与水量的多少关系，可以改变水的多少，向烧杯中增加水或倒出水；由图示弹簧测力计读出其示数，木块漂浮，它受到的浮力等于它的重力．

解答 解：（1）分析图甲①④⑤可知，在排开液体体积相同时，在水中受到的浮力为5N-1N=4N，在盐水中受到的浮力为5N-0.6N=4.4N，故要探究浮力大小与液体密度的关系，可选用图 ①④⑤的装置来进行操作；
（2）由图甲、丙所示实验可知，圆柱体浸没在水中时受到的浮力：
F_浮=G-F=5N-1N=4N；
由F_浮=ρ_水gV_排得圆柱体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-4m³；
由图甲、戊所示实验可知，圆柱体浸没在盐水中所受浮力：
F_浮盐水=G-F′=5N-0.6N=4.4N，
浮力F_浮盐水=ρ_盐水gV_排，盐水的密度：ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮盐水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{4.4N}{10N/kg×4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³．
（3）用弹簧测力计测出木块的重力；将木块放入烧杯内的水中，木块处于漂浮状态；然后向烧杯内再加入一些水或从烧杯内倒出一些水．
由图甲所示可知，弹簧测力计的示数为2.5N，木块重力为2.5N，木块漂浮在水上，它受到的浮力等于其重力，为2.5N．
故答案为：（1）①④⑤；（2）4×10^-4m³；1.1×10³；（3）向烧杯内再加入一些水或从烧杯内倒出一些水；2.5．

点评 本题考查了探究影响浮力大小因素实验，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．