题目内容

1.在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,有同学猜想“浸在液体中的物体受到的浮力大小可能与物体排开液体的体积有关”,在老师指导下,小强找来一个金属圆柱体、弹簧测力计、细绳和烧杯等器材进行了如图1所示的实验.

(1)分析图1中弹簧测力计示数的变化可知,物体排开液体的体积越大,所受的浮力越大.
(2)实验结束后,小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图2所示.(ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
分析图象可知:
①曲线a(选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况.
②该金属圆柱体所受的重力为2.7 N,金属圆柱体的密度为2.7×103kg/m3.
(3)完成上述实验后,该同学还想知道物体所受液体的浮力大小是否与液体的密度是否有关,现给你一杯盐水,并利用已有的实验器材,请你帮助小强同学设计一个实验进行探究,简要写出实验步骤及论证方法.(要求合适的符号表示测量的物理量)

分析 (1)浸在液体中的物体受到液体的浮力,浮力大小等于重力与弹簧测力计的拉力之差,重力不变,浮力是否变化通过拉力是否变化得出;
(2)①读懂图象中物体受到的拉力(浮力)与所在水的深度的关系,就能做出正确的选择;
②由图象可知,当物体所在水的深度为h=0,也就是没有与水接触时,弹簧测力计的示数等于物体的重力;已知重力,可以得到物体的质量;当物体完全浸没时,根据阿基米德原理,利用公式V物=V排得到物体的体积;已知物体的质量和体积,可求其密度;
(3)要探究浮力与液体密度的关系,要保持物体排开不同液体的体积一定,根据弹簧测力计的示数,比较浮力与密度的关系.

解答 解:(1)由图知,随着物体浸入水中体积的增大,弹簧测力计的示数逐渐减小,说明物体受到的浮力不断增大;
(2)①图象a表示的是随物体浸入液体深度的增大,物体受到的浮力开始越来越大,最后保持不变;图象b表示的是随物体浸入液体深度的增大,物体受到的拉力开始越来越小,最后保持不变.所以描述浮力与深度关系的是a;
②由图象知,物体的重力为G=2.7N,浸没时受到的浮力大小F浮=1.0N,根据阿基米德原理,
V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.0}{{10}^{3}kg{/m}^{3}×10N/kg}$=10-4m3,因浸没,V物=10-4m3,所以,
物体的密度ρ=$\frac{G}{{gV}_{物}}$=$\frac{2.7N}{10N/kg{×10}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×103kg/m3;
故答案为:
(1)越大;
(2)①a;②2.7;2.7×103;
(3)步骤:①用细线拴住金属圆柱体,悬挂在弹簧测力计下,测出金属圆柱体的重力G;
②将金属圆柱体完全浸没在清水中,读出此时弹簧测力计的示数F1;
③将金属圆柱体完全浸没在盐水中,读出此时弹簧测力计的示数F2;
论证:比较F1和F2的大小,若相等,则物体所受浮力的大小与液体密度无关;
若不相等,则说明物体所受浮力的大小与液体密度有关.

点评 物体受到的浮力与排开液体的体积大小有关,与所处的深度无关.当物体接触液面不断向下过程中,深度的增大同时,排开液体的体积也是增大的,这才是浮力增大的根本原因.

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