Question

13．如图是利用水和盐水等器材来研究浮力的实验过 程，请根据图中提供的信息回答下列问题：（g取10N/kg） 
（1）本实验是研究浮力的大小与液体的密度的关系．
（2）物体在水中受到的浮力是多大？
（3）物体的体积是多大？
（4）盐水的密度是多大？

Answer 1

分析 （1）浸入液体中的物体受到的浮力与液体的密度和排开液体的体积有关，根据图示得出研究内容；
（2）利用称重法F_浮=G-F_示求物体在水中受到的浮力；
（3）求出了物体在水中受到的浮力，利用阿基米德原理的推导公式F_浮=ρ_液V_排g求排开水的体积；由于物体浸没水中，物体的体积等于排开水的体积；知道物体重力，利用G=mg求物体的质量，最后利用密度公式求物体的密度；
（4）利用称重法F_浮=G-F_示求物体在盐水中受到的浮力，又知道排开盐水的体积（物体的体积），再利用阿基米德原理的推导公式F_浮=ρ_液V_排g求盐水的密度．

解答 解：
（1）由图知，物体分别浸没在水和盐水中，排开液体的体积相同，研究的是的物体受到的浮力与液体的密度的关系；
（2）物体在水中受到的浮力：
F_浮水=G-F_示水=4N-3N=1N；
（3）由F_浮=ρ_液V_排g得物体排开水的体积：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
由于物体浸没水中，物体的体积：
V=V_排=1×10^-4m³，
物体的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4N}{10N/kg}$=0.4kg，
物体的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.4kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³；
（4）物体在盐水中受到的浮力：
F_浮盐=G-F_示盐═4N-2.8N=1.2N，
排开盐水的体积：
V_排盐=V=1×10^-4m³，
由F_浮=ρ_液V_排g得盐水的密度：
ρ_盐水=$\frac{1.2N}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10³kg/m³．
故答案为：
（1）液体的密度；
（2）物体在水中受到的浮力是1N；
（3）物体的密度是4×10³kg/m³；
（4）盐水的密度是1.2×10³kg/m³．

点评 本题为力学综合题，考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理及其推导公式的掌握和运用，利用好称重法测浮力是本题的关键．