Question

14．小凡同学学习了阿基米德原理后，猜想：物体受到的浮力大小与物体的密度有关，于是小凡进行了如图所示的实验进行了新的探究：她选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块，（铜分密度大于铁的密度），进行了如图所示的实验．
①小凡在探究过程中选取的步骤是AD和BE进行了对比，可得到铜块和铁块受到的浮力相等；
②小凡在实验中测得：铜块受到的浮力等于 （选填“大于”“小于”或“等于’）铁块受到的浮力，由此得出物体受到的浮力大小与物体的密度无关（填“有”或“无”）．
③聪明的小凡还计算出了铜块的体积为0.5×10^-4m³，密度为8.8g/cm³．

Answer 1

分析 （1）要验证物体受到的浮力与密度是否有关，需要使密度不同的物体浸入同一种液体，并且排开液体的体积相同，根据称重法得到密度不同的物体受到的浮力进行比较；
（2）同一物体排开液体体积不同，受到的浮力不同，对应关系从拉力大小确定；
（3）已知铜块受到的浮力和水的密度，利用阿基米德原理变形公式得到铜块排开水的体积，也就是铜块的体积；已知铜块的重力，可以得到质量，已知质量和体积，利用公式ρ=$\frac{m}{V}$得到密度．

解答 解：
①要验证物体受到的浮力与物体密度的关系，需要分别测出体积相同的铁块和铜块的重力，然后金属块浸没在水中，分别读出弹簧测力计的拉力，最后利用称重法计算金属块受到的浮力，所以实验过程为ABDE；
②铁块受到的浮力为F_铁=4N-3.5N=0.5N，铜块受到的浮力为F_铜=4.4N-3.9N=0.5N，所以铜块受到的浮力等于铁块受到的浮力，说明物体所受的浮力大小与物体的密度无关；
③由实验步骤E得铜块此时受到的浮力为0.5N，
所以铜块的体积为V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.5×10^-4_m3，
铜块的密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{4.4N}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=8.8×10³kg/m³．=8.8g/cm³；
故答案为：①AD；BE；②等于；无；③0.5×10^-4；8.8．

点评 此题是阿基米德原理的验证性实验，同时还探究了浮力与物体密度的关系以及利用阿基米德原理测量不规则固体密度，综合性较强，注意实验设计的严谨性和正确应用控制变量法．