Question

9．如图是探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验的若干操作，根据此图回答下列问题：
（1）若选用的操作是③④，可探究浮力的大小与液体密度的关系．
（2）若探究浮力大小与物体排开液体体积的关系，应选用的操作是②③（填序号）．
（3）由操作可知，物体浸没在水中时所受的浮力大小为1N．
（4）由操作可知，物体的体积大小为100cm³．
（5）物体A的密度为4×10³kg/m³
（6）盐水的密度为1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）③④两组实验通过变换不同的液体，改变液体的密度，弹簧测力计的示数F_示 变化，因为F_浮=G-F_示，物体受到的浮力发生了变化，由此说明浮力的大小与液体的密度有关；
（2）②③两组实验，用的是水（密度相同），物体浸入水中的体积不同，弹簧测力计的示数不同，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关；
（3）由图①、②所示实验，用称重法可以求出物体完全浸没在水中受到的浮力；
（4）物体浸没在水中时，物体的体积与物体排开水的体积是相等的．利用阿基米德原理可求出物体排开水的体积，问题便得到解决了；
（5）根据重量求出物体质量，由ρ=$\frac{m}{v}$计算出物体的密度；
（6）由图①、④所示实验，用称重法可以求出物体完全浸没在盐水中受到的浮力；利用阿基米德原理可求出盐水的密度，问题便得到解决了．

解答 解：
（1）因为F_浮=G-F_示，
所以由①③可知，物体浸没水中受到的浮力：F₁=4N-3N=1N，
由①④可知，物体浸没盐水中受到的浮力：F₂=4N-2.8N=1.2N，
这里F₁≠F₂，可见，物体受到的浮力与液体的密度有关；
（2）②③两组实验，物体浸入水中的体积不同，弹簧测力计的示数不同，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关；
（3）由图①所示可知物体的重力G=4N，由图③所示可知，弹簧测力计的拉力F=3N，物体浸没在水中时受到的浮力：F_浮=G-F=4N-3N=1N；
（4）物体浸没在水中时受到的浮力F_浮=ρ_水gV_排，则物体体积V=v_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=10^-4m³=100cm³；
（5）由图①所示可知物体的重力G=4N，则物体的质量为m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4N}{10N/kg}$=0.4kg，物体的密度ρ=$\frac{m}{v}$=$\frac{0.4kg}{{10}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³；
（6）由图①所示可知物体的重力G=4N，由图④所示可知，弹簧测力计的拉力F=2.8N，物体浸没在盐水中时受到的浮力：F_浮=G-F=4N-2.8N=1.2N；由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排可知：
ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮}}{{g}_{{V}_{排}}}$=$\frac{1.2N}{10N/kg×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案为：（1）液体的密度；（2）②③；（3）1；（4）100；（5）4×10³kg/m³；（6）1.2×10³kg/m³．

点评 本题难度适中，熟练应用控制变量法、分析清楚图示实验情景是正确解题的关键．