Question

20．在“研究浮力”的实验中，小明先在空气中测出实心长方块的重力大小是1.0N，然后将长方块逐渐浸入水中，如图甲所示，她测得长方块受到的浮力F和其底面进入水中的深度h的对应数据如表：
（1）利用表中数据，在图乙中画出F-h图线．

次数	1	2	3	4	5	6
h/cm	2	4	6	8	10	12
F/N	0.2	0.4	0.6	0.6	0.6	0．

（2）第1次实验时弹簧测力计的示数为0.8N．
（3）实验中h=6 cm时，长方块刚好全部浸没水中，则分析表格中的实验数据可得结论：浮力的大小与排开的液体的体积有关，与深度无关．
（4）如改用浓盐水做实验，在图乙中再画出F-h图线，图线上h=6 cm点的位置变高[高/低]，这样的比较是为了探究液体密度对浮力大小的影响．
（5）通过这验数据可以求出实心长方块的密度是2.5×10³kg/m³（g=10N/kg）
（6）实验中小明同学观察到将同一个物体浸没在不同密度的液体中时，弹簧测力计的示数不同，于是他灵机一动在弹簧测力计下挂一个重1.6N的物块，当他把物块浸没在水中时，弹簧测力计的读数为0.6N，他就在0.6N处对应标上1.0g/cm³的字样；当他把物块浸没在密度为0.8g/cm³的酒精中时，应该在弹簧测力计刻度盘的0.8N处对应标上0.8g/cm³字样．

Answer 1

分析 （1）根据F_浮=G-F进行分析；
（2）根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接起来；
（3）根据物体排开液体体积和全部浸没后受到的浮力不变的特点分析；
（4）根据F_浮=ρ_液gV_排，排开液体的体积相等，液体的密度越大，浮力越大；
保持排开液体的体积不变，改变物体的密度，测出浮力后，可探究出浮力与液体密度的关系．
（5）根据阿基米德原理求出木块的密度；
（6）根据阿基米德原理可知同一个物体浸没在密度越大的液体中所受的浮力越大，根据称重法可知弹簧测力计示数的变化；根据阿基米德原理求出，物体在酒精中受到的浮力，根据称重法求出弹簧测力计的示数即为此时在弹簧测力计刻度盘的位置．

解答 解：（1）由于第一次实验时圆柱体的浮力为0.2N，而圆柱体的重力为1N，故此时弹簧测力计的示数为F_拉=G-F_浮=1N-0.2N=0.8N；
（2）由表格中的数据，描点连线，即可得F-h图线，如图所示：
；
（3）由表格中的前三次实验可知，物体排开的液体的体积越大，测力计示数越小，则浮力越大；当h=6cm以后，随着圆柱体进入水中的深度的增加，浮力不再发生变化，这说明浮力的大小与深度无关；
（4）如果用盐水做实验，当h=6cm时，物体也是全部浸没于水中，但由于盐水的密度大于水的密度，故由阿基米德原理可知，浮力会增大，故图线的位置会变高，这样是为了探究液体的密度对浮力大小的影响．
（5）物块全部浸入水中受到的浮力为：F_浮=1N-0.6N=0.4N；则物体的体积为：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{0.4N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.4×10^-4m³；
物块的密度为：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{1N}{10N/kg×0.4×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.5×10³kg/m³．
（6）根据F_浮=ρgV_排可知，物体浸没时排开水的体积和本身的体积相等，所以将同一个物体浸没在密度越大的液体中时受到的浮力变大，根据F_浮=G-F′可知弹簧测力计的示数越小；
当他把物块浸没在水中时，受到的浮力：
F_浮=G-F′=1.6N-0.6N=1N，
根据阿基米德原理得：
1N=ρ_水gV_排-----①
当他把物块浸没在酒精中时，
F_浮酒=ρ_酒gV_排-----②
两者排开液体的体积相等，则①②两式相比可得：
F_浮酒=0.8N，
此时应标在弹簧测力计的1.6N-0.8N=0.8N处．
故答案为：（1）0.8；（2）见上图；（3）排开的液体的体积；深度；（4）高；液体密度；（5）2.5×10³；（6）0.8．

点评 本题主要考查学生控制变量法的应用和图象的分析能力．探究浮力的大小是否与液体密度的关系要保证物体排开液体体积一定；要探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系要保证液体的密度一定．