Question

5．为了探究浮力大小跟哪些因素有关，某兴趣小组的同学，用同一物体进行了如图所示的操作，并记下物体静止时弹簧测力计的示数．图乙中物体未放入前溢水杯装满水，物体浸没后用量筒测出溢出水的体积，如图丁所示．

（1）为了探究浮力的大小与液体密度的关系，应选择甲、丙两图；
（2）乙图中物体对杯底的压力为0.3 N；
（3）物体浸没在水中时所受浮力大小为0.5N，盐水的密度为1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）探究浮力的大小与液体密度关系时，应控制物体排开液体的体积和深度相同，改变液体的密度；
（2）对甲和乙中的物体受力分析，根据平衡条件得出等式，联立等式即可求出乙中溢水杯对物体的支持力，物体受到的支持力和对容器的压力是一对相互作用力，二力大小相等；
（3）根据量筒的分度值读出排开（溢出）水的体积，根据阿基米德原理求出受到的浮力，进一步求出物体的重力，根据称重法求出物体浸没在盐水中受到的浮力，根据阿基米德原理求出盐水的密度．

解答 解：
（1）探究浮力的大小与液体密度关系时，应控制物体排开液体的体积和深度相同，改变液体的密度，由图可知甲、丙两图符合；
（2）甲中的物体受到竖直向上的浮力和弹簧测力计的拉力以及竖直向下的重力作用处于平衡状态，
由力的平衡条件可得：F_浮+F₁=G--------①，
乙中物体接触容器底部，此时物体受到竖直向上的浮力、弹簧测力计的拉力、溢水杯的支持力和竖直向下的重力，处于平衡状态，
则F_浮+F₂+F_支持=G-------②，
因物体受到的浮力不变，物体的重力不变，
所以，由①②可得：F_支持=F₁-F₂=1.5N-1.2N=0.3N，
因物体受到的支持力和对容器的压力是一对相互作用力，二力大小相等，
所以，乙图中物体对杯底的压力为0.5N；
（3）由图丁可知，物体排开（溢出）水的体积：V_排=50ml=50cm³=5×10^-5m³，
物体浸没在水中时受到的浮力：
F_浮=G_排=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-5m³=0.5N，
代入①式可得，物体的重力：
G=F_浮+F₁=0.5N+1.5N=2N，
物体在盐水中受到的浮力：
F_浮′=G-F_拉′=2N-1.4N=0.6N，
由F_浮=ρgV_排得，盐水的密度：
ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.6N}{10N/kg×5×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
故答案为：（1）甲、丙；（2）0.3；（3）0.5；1.2×10³．

点评 本题考查了影响浮力大小因素的实验，涉及到控制变量法和称重法求浮力、阿基米德原理的应用，正确的对甲乙中的物体受力分析是关键．