Question

5．为了探究浮力大小跟哪些因素有关，某兴趣小组的同学，用同一物体进行了如图所示的操作，并记下物体静止时弹簧测力计的示数．图乙中物体未放入前溢水杯装满水，物体浸没后用量筒测出溢出水的体积，如图丁所示．

（1）为了探究浮力的大小与液体密度的关系，应选择甲、丙两图；该小组同学通过比较F₁和F₂的大小，得到“浮力大小与物体浸没的深度有关”的结论，产生错误的原因是物体接触了容器底．
（2）物体浸没在水中时所受浮力大小为0.5N，盐水的密度为1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）探究浮力的大小与液体密度的关系，控制的变量应该是排开水的体积和浸没的深度；
探究浮力的大小与浸没深度的关系，控制的变量应该是排开水的体积和液体的密度，改变深度，但不能接触容器底；
（2）读出排开水的体积，根据F_浮=G_排=ρ_水gV_排求出浮力；
根据F_浮=G-F_拉求出物体重力和物体在盐水中受到的浮力，根据F_浮=ρ_盐水gV_排求出盐水的密度．

解答 解：（1）探究的是浮力的大小与液体密度的关系，应控制排开水的体积和浸没的深度相同，改变液体密度，符合要求的是图甲、丙；
探究浮力的大小与浸没深度的关系，控制的变量应该是排开水的体积和液体的密度，改变深度，选择图甲和乙，比较F₁和F₂的大小，得出结论，但是图乙中的物体接触了容器底，使得读数变小，产生了错误结论；
（2）量筒中排开水的体积V_排=50cm³=50×10^-6m³，
物体浸没在水中时所受浮力F_浮=G_排=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×50×10^-6m³=0.5N，
物体重力G=F_浮+F_拉=0.5N+1.5N=2N，
物体在盐水中受到的浮力F_浮′=G-F_拉′=2N-1.4N=0.6N，
由F_浮=ρ_盐水gV_排得：
盐水的密度：
ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.6N}{10N/kg×50×1{0}^{-6}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案为：（1）甲、丙；F₂；物体接触了容器底；（2）0.5；1.2×10³．

点评 此题主要考查的是学生对浮力大小影响因素、浮力计算公式的理解和掌握，弄明白控制变量法在实验中的应用是解决此题的关键．