题目内容

13.在探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中,“物理小博士”为同学们做了如图所示的一系列实验,实验中的铜块与铝块体积相同.

(1)做①③④三次实验是为了探究浮力的大小与物体排开液体的体积的关系,得出的结论是液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大.
(2)做①②④⑥四次实验是为了探究浮力的大小与物重的关系,得出的结论是物体受到的浮力大小与物重无关.
(3)做①④⑦三次实验可探究浮力的大小与液体密度的关系,可得出的结论是在物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大.
(4)分析①④⑤三次的实验数据,可知浮力的大小与物体浸入液体内的深度无关(“有关”或“无关”).
(5)分析①④两步骤中弹簧测力计示数,铜块浸没在水中所受到的浮力为1N,铜块的密度为9g/cm3.

分析 (1)①③④次铜块浸入水的体积不同,弹簧测力计示数不同,据此得到探究问题和实验结论;
(2)由①②④⑥可以得到物体重力和受到的浮力,根据浮力大小与重力大小确定两者关系;
(3)要探究浮力的大小与液体密度的关系,应该保持物体排开液体的体积相同,选择不同的液体.
(4)要探究浮力大小与物体浸入深度的关系,需要保持液体密度和物体排开液体体积相同,比较弹簧测力计示数是否相同;
(5)分析物体的受力,可得出浮力等于重力减去拉力;根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排,变形后可铜块体积,再根据重力G求出质量m,最后利用ρ=$\frac{m}{V}$,可求密度.

解答 解:
(1)①③④比较知:液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大,所以这三步是探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系.
(2)铜块受到的重力为G铜=9N,铝块受到的重力为G铝=2.8N,重力不相等;
铜块受到的浮力为F铜浮=9N-8N=1N,铝块受到的浮力为F铝浮=2.8N-1.8N=1N,浮力相等.所以物体受到的浮力大小与物重无关;
(3)要探究浮力的大小与液体密度的关系,应该将物体浸入不同的液体,同时保持物体排开液体的体积相同,所以选择①④⑦,实验结论是:在物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大.
要探究浮力大小与物体浸入深度的关系,需要保持液体密度和物体排开液体体积相同,所以选择①④⑤.
(4)探究浮力的大小与物体浸入液体内的深度的关系,应控制液体密度、排开液体的体积相同,改变浸没深度,则①④⑤符合;
由图①和图④可知,图④中铜块的浮力F2=9N-8N=1N;由图①和图⑤可知,图⑤中铜块的浮力F3=9N-8N=1N;则探究结果是:浮力的大小与浸没深度无关.
(5)分析①④两步骤中弹簧测力计示数,铜块浸没在水中所受到的浮力为F浮=G-F拉=9N-8N=1N;
由F浮=G排=ρ液gV排,变形后可得,
V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10-4m3;
因为浸没,所以V铜=V排=1×10-4m3;
铜的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{9N}{10N/kg}$=0.9kg,
铜块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.9kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=9×103kg/m3=9g/cm3
故答案为:(1)物体排开液体的体积;(2)物体受到的浮力大小与物重无关;(3)①④⑦;(4)①④⑦;无关;(5)9.

点评 本题考查了探究影响浮力大小的因素,应用的探究方法是控制变量法.在分析问题时,要明确哪些量是相同的,哪些量是变化的或不同的,正是这些变化的或不同的量导致了实验结果的不同.

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