Question

15．小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、4个装有一定量水的烧杯，对浸在液体中的物体所受的浮力和物体的密度进行了探究，如图表示探究过程及有关数据． 
（1）由图A可求得金属块的质量是1 kg．
（2）分析图B、C、D，说明浮力大小跟物体排开液体的体积 有关．
（3）分析图A，D可求得金属块完全浸没在水中所受的浮力大小是3 N．
（4）根据阿基米德原理，可求得D图金属块浸没时排开水的体积为3×10^-4 m³
（5）根据图中的实验数据，可求得金属块的密度是3.3×10³ kg/m³．（保留1位小数）

Answer 1

分析 （1）由图A可知圆柱体的重力，由m=$\frac{G}{g}$可得质量；
（2）物体所受浮力的大小与排开液体的体积和液体密度有关，应用控制变量法分析图示实验，根据实验现象分析答题；
（3）由图D可知弹簧测力计的示数，根据称重法求出圆柱体受到的浮力；
（4）由阿基米德原理求出体积；
（5）求出圆柱体受到的浮力，根据阿基米德原理表示出排开水的体积即为圆柱体的体积，根据G=mg和ρ=$\frac{m}{V}$求出圆柱体的密度．

解答 解：（1）由图A可知圆柱体的重力G=10N，m=$\frac{G}{g}$=$\frac{10N}{10N/kg}$=1kg；
（2）比较分析图B、C、D可知，物体排开水的体积不同，弹簧测力计的示数不同，由称重法可知受到的浮力不同，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关；
（3）由图A、D可知，物体的重力G=10N，圆柱体浸没时弹簧测力计的示数F=7N，
则物体受到的浮力F_浮=G-F=10N-7N=3N；
（4）因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，
所以，由F_浮=ρgV_排可得，圆柱体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{3N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=3×10^-4m³；
（5）金属块的质量m=1kg，
金属块的体积V=3×10^-4m³
金属块的密度，ρ_金=$\frac{m}{V}$=$\frac{1kg}{3×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=3.3×10³kg/m³．
故答案为：（1）1；（2）物体排开液体的体积；（3）3；（4）3×10^-4；（5）3.3×10³．

点评 本题考查了称重法求浮力、利用控制变量法分析实验现象得出结论以及物体密度的计算，是一道常见题．