Question

20．小刚在学习了阿基米德原理（F_浮=G_排）后，推导得出F_浮=ρ_液V_排g，从而知道物体受到浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关．
小刚进一步猜想：物体所受浮力大小与物体的形状是否有关？针对这个问题，他选用以下实验器材进行探究：弹簧测力计、体积相同的圆柱体和长方体铝块各一块、烧杯、细线和水．
实验步骤如下：
①用细线将圆柱体、长方体铝块先后挂在弹簧测力计上，测出它们的重力分别为G₁、G₂
②将圆柱体铝块挂在弹簧测力计上并浸没入水中，记下弹簧测力计的示数F₁
③将长方体铝块挂弹簧测力计上并浸没入水中，记下弹簧测力计的示数F₂
则：（1）比较两铝块的重力G₁、G₂的大小关系为G₁=G₂；
（2）利用以上实验数据比较：若G₁-F₁=G₂-F₂，说明浮力大小与物体形状无关；若G₁-F₁≠G₂-F₂，说明浮力大小与物体形状有关．
（3）小刚计算浮力表达式F_浮=G-F．

Answer 1

分析 根据F_浮=ρ_液V_排g可知，在排开液体体积一定时，液体密度越大，浮力越大；在液体密度一定时，物体排开液体的体积越大时，浮力越大；
（1）两个铝块的体积是相等的，根据m=ρv，两个铝块的质量就是相等的；再根据G=mg可知，两个铝块的重力也是相等的；
（2）根据F_浮=G-F_示求出圆柱体铝块和长方体铝块所受到的浮力，若浮力是相等的，说明浮力的大小和物体形状无关；若浮力不相等，说明浮力的大小和物体形状有关．

解答 解：根据F_浮=ρ_液V_排g可知，浮力的大小和液体的密度和物体排开液体的体积有关；
（1）圆柱体铝块和长方体铝块的体积是相等的，密度是相同的，根据G=mg=ρvg可知，重力是相等的，即G₁=G₂；
（2）圆柱体铝块的浮力等于G₁-F₁；长方体铝块的浮力G₂-F₂；若G₁-F₁=G₂-F₂说明浮力大小和物体形状无关；若G₁-F₁≠G₂-F₂说明浮力大小和物体形状有关．
（3）物体受到的浮力等于重力与测力计拉力之差，即：F_浮=G-F．
故答案为：密度；排开液体的体积；（1）G₁=G₂；G₁-F₁=G₂-F₂；G₁-F₁≠G₂-F₂；（3）F_浮=G-F．

点评 此题考查影响浮力大小的因素、质量与重力的计算，以及分析实验现象的能力．