Question

20．小华同学在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，在弹簧测力计下悬挂一底面积是100cm²的圆柱体物块，烧杯中水面深度8cm，当圆柱体物块下表面与水面刚好相平时，开始缓慢下降，直到与烧杯底刚好接触为止，如图甲所示：

（1）由图可知，圆柱体物块受到的重力G=6N；圆柱体物块浸没在水中时所受浮力F_浮=5N．
（2）由a、b、c、d图可得出结论是：浸在同种液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关．
（3）探究圆柱体浸入水中所受浮力与深度是否有关？应选CD两图进行探究．结论是浸入水中物体所受浮力与深度无关．
（4）小华完成图甲所示的实验后，把水换成另一种液体重复上述实验，当浸没在该液体中时，圆柱体受到的浮力是4N，综合分析上述实验可知，圆柱体的体积是500cm³；所用的另一种液体的密度是0.8×10³kg/m³；并根据实验数据在图乙中绘制出弹簧测力计拉力F随物体下降高度h变化的图象．

Answer 1

分析 （1）根据图a得出物体的重力大小；
由图c及a根据F浮=G-F得出所受浮力的大小；
（2）比较a、b、c、d图的不同点，得出浮力大小与物体排开液体体积的关系；
（3）根据浮力大小与排开液体体积的关系得出结论；
（4）根据物体在两种液体中排开液体的体积不变得出液体的密度．根据实验数据画出图象．

解答 解：（1）由a知，G=6N；
由c知，圆柱体浸没在水中后所受浮力F_浮=G-F=6N-1N=5N；
（2）由a、b、c、d图，液体的密度相同，排开液体的体积不同，测力计的示数不同，可知浸在同一种液体中的物体受到浮力的大小跟物体浸入液体的体积（物体排开液体的体积）有关；
（3）c、d两图，圆柱体完全浸没，下沉过程中，测力计的示数不变，即所受浮力不变，由此可知，浸入水中物体所受浮力与深度无关；
（4）已知F_浮′=4N；
由实验知，浸在液体里的物体受到的浮力大小还根据液体的密度有关；
由F_浮=ρ_液gV_排得，V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g}$，
则$\frac{5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=$\frac{4N}{{ρ}_{液}×10N/kg}$，
解得：ρ_液=0.8×10³kg/m³．
则V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g}$=$\frac{4N}{0.8×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-4m³=500cm³，
由实验数据可知，弹簧测力计拉力F随物体下降高度h变化的图象如下图所示：

故答案为：（1）6；5；（2）与物体排开液体的体积有关； 
（3）CD；浸入水中物体所受浮力与深度无关；（4）500；0.8×10³；见上图．

点评 此题是探究影响浮力大小的因素实验，考查了学生分析图象和数据的能力，注意分析问题过程中控制变量法的应用，同时要熟练掌握密度公式及阿基米德原理公式，做到灵活应用．