Question

15．小明用弹簧测力计、圆柱体、3个相同的圆柱形容器，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，其装置和弹簧测力计示数如图所示．
（1）分析图甲、乙、丙，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关．
（2）为了探究浮力大小与液体密度是否有关，可选用丙、丁图的装置来进行操作．
（3）根据图示实验数据测出圆柱体的体积是5×10^-4m³，盐水的密度是1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）探究影响浮力大小的因素实验，应采用控制变量法，分析图示实验；根据实验控制的变量与实验现象即可判断；
（2）浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关，要探究浮力大小与液体密度的关系，要控制排开液体的体积一定，改变液体的密度，观察弹簧测力计示数的变化；
（3）由图甲、丙，根据称重法可知圆柱体在水中受到的浮力，根据F_浮=ρ_水gV_排求出圆柱体完全浸没水中时的体积，即圆柱体的体积；
由图甲、丁，根据称重法可知物体A在盐水中受到的浮力，根据F_浮=ρ_水gV_排求出盐水的密度．

解答 解：
（1）由图甲、乙、丙所示实验可知，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）要探究浮力大小与液体密度的关系，要控制排开液体的体积相同，改变液体的密度；
分析图丙和图丁可知，物体排开液体的体积相同，液体的密度不同，物体受到的浮力不同，故可选用图丙和图丁的装置来进行操作；
（3）由图甲、丙所示实验可知，圆柱体浸没在水中时受到的浮力：F_浮=G-F=12N-7N=5N；
由F_浮=ρ_水gV_排可得，圆柱体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-4m³；
由图甲、丁所示实验可知，圆柱体浸没在盐水中所受浮力：F_浮盐水=G-F′=12N-6N=6N，
由F_浮=ρ_盐水gV_排可得，盐水的密度：
ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮盐水}}{g{V}_{排}}$=$\frac{6N}{10N/kg×5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案为：（1）物体排开液体的体积；（2）丙、丁；（3）5×10^-4；1.2×10³．

点评 本题考查了探究影响浮力大小因素实验，要掌握称重法测浮力的方法、应用浮力公式即可解题，应用控制变量法是正确解题的关键．