Question

12．如图所示是探究“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）若探究浮力大小与物体浸设深度的关系，应选用的操作是③④（填序号）．
（2）若选用的操作是④⑤，可探究浮力的大小与液体的密度的关系．
（3）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），得出的结论是在液体的密度相同时，物体排开液体的体积越大，浮力也越大．
（4）根据上面实验数据可以得出物体A浸没在水中所受的浮力大小是1N，物体A的密度是4×10³kg/m³；
盐水的密度是1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 浮力的大小可能跟液体的密度、物体排开液体的体积、物体浸没到液体的深度有关，研究浮力大小的影响因素时，采用控制变量法．
（1）若探究浮力大小与物体浸设深度的关系，应控制液体的密度、物体排开液体的体积相同；
（2）④⑤操作中物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，根据控制变量法可知浮力的大小可能跟液体的密度的关系；
（3）探究浮力大小与排开液体体积有关时，控制液体密度相同．
（4）根据图①和图④求出物块A在水中受到的浮力，再根据阿基米德原理F_浮=G_排=ρ_液gV_排，变形后可求物体体积，利用G=mg=ρgV即可求出物体A的密度；
根据图①和图⑤求出物块A在浓盐水中受到的浮力，再根据阿基米德原理F_浮=G_排=ρ_液gV_排；即可求出盐水密度．

解答 解：（1）研究浮力大小与物体浸没的深度的关系，应保持液体的密度相同、物体排开液体的体积相同，浸没的深度不同，故选择实验③④．
（2）实验④⑤，物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，可探究浮力的大小与液体密度的关系．
（3）探究浮力大小与物体排开液体体积的关系，应保持液体的密度相同，物体排开液体的体积不同，故选择实验②③．
由于图③中测力计的示数比图②的测力计示数小，根据称量法测浮力可知，物体所受浮力变大，所以可得的结论是：在液体的密度相同时，物体排开液体的体积越大，浮力也越大；
（4）由图①可知，物块A的重力G=4N，
根据图①和图④可得，物体在水中受到的浮力F_浮=G-F₄=4N-3N=1N；
根据F_浮=ρ_液gV_排可知物体体积：V=V_排水=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³；
由G=mg=ρgV得物体A的密度：ρ_A=$\frac{G}{gV}$=$\frac{4N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³；
根据图①和图⑤可知，物块A在盐水中受到的浮力：F_浮′=G-F₅=4N-2.8N=1.2N；
根据F_浮=ρ_液gV_排可得盐水密度：ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮}′}{g{V}_{排}}$=$\frac{1.2N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案为：（1）③④；
（2）液体的密度；
（3）②③；在液体的密度相同时，物体排开液体的体积越大，浮力也越大；
（4）1；4×10³；1.2×10³．

点评 本题考查控制变量法在研究浮力大小的影响因素的应用，控制变量法是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中．我们在平时的学习过程中要注意识别和应用．