Question

18．如图所示，是小明用弹簧测力计、圆柱体，两个相同的烧杯，分别装有一定量的水和盐水，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究．其中甲、乙、丙是将挂在测力计下的物体逐渐浸入水中的情况，丁是将挂在测力计下的物体浸没在盐水中的情况，丁中浸入的深度与乙相同．测力计旁边标出了测力计的示数．（水密度为1.0×10³kg/m³）

（1）分析甲、乙、丙可知，浸入液体的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关．
（2）要探究物体浸没在液体中所受的浮力大小与深度是否有关，可选用乙、丙图的装置来进行．
（3）物体浸没在水中受到的浮力为2N．
（4）盐水的密度为1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）分析图示实验，根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论．
（2）探究浮力与物体浸入液体深度的关系，应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，分析图示实验，然后答题．
（3）根据称重法，F_浮=G-F_示．
（4）由阿基米德原理求出浸没时排开水的体积即物体的体积，根据称重法求出在盐水中的浮力，根据阿基米德原理求盐水密度．

解答 解：（1）根据称重法，F_浮=G-F_示，甲、乙实验中，测力计示数不同，故受的浮力大小不同，由图甲、乙所示实验可知，物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同，物体受到的浮力不同，由此可知，浮力大小与物体排开液体的体积有关．
（2）探究浮力与物体浸入液体深度的关系，应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，由图示实验可知，图乙、丙所示实验中物体排开液体的密度、物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，可以选用图乙、丙所示实验探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系．
（3）根据称重法，物体浸没在水中受到的浮力为：
F_浮=G-F_示=9N-7N=2N．
（4）由F_浮=ρ_水gV_排可知圆柱体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³；
物体在盐水中受的浮力大小：
F′_浮=G-F′_示=9N-6.6N=2.4N．
F′_浮=ρ_盐水gV_排=ρ_盐水gV知，
故盐水的密度：
 ρ_盐水=$\frac{{F′}_{浮}}{gV}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案为：（1）物体排开液体的体积；（2）乙、丙；（3）2；（4）2；1.2×10³．

点评 本题探究影响浮力大小因素，考查称重法测浮力的方法、求物体的体积与密度和阿基米德原理及控制变量法的运用．