Question

在探究“影響浮力大小的因素”時，某班同學(xué)猜想浮力大小可能與液體的密度、物體浸在液體中的深度以及物體排開液體的體積有關(guān)，設(shè)計了如圖所示的實驗．老師為同學(xué)們準(zhǔn)備了以下實驗器材：彈簧測力計、裝有水的玻璃燒杯、裝有酒精的玻璃燒杯、頂端帶有掛鉤的金屬塊、細線．

（1）甲同學(xué)把金屬塊浸入同種液體中，通過比較②③④可知，金屬塊的浮力______了，因此甲同學(xué)認為“物體浸在液體中越深，受到的浮力越大”； 乙同學(xué)通過比較④⑤可知，金屬塊浮力的大小不變，因此乙同學(xué)認為“浮力大小與物體浸在液體中的深度無關(guān)”． 請你分析甲、乙兩同學(xué)的實驗過程，你認為不正確的是______同學(xué)的觀點，理由是______．
（2）通過以上分析可知，物體浸沒前，浸入的越深，物體______越大，受到的浮力越大；浸沒后，浸入的深淺不同，但所受浮力______．
（3）若選用的操作是⑤⑥，可探究浮力的大小與______的關(guān)系．實驗結(jié)論是______．實驗中他采用了______的研究方法．
（4）物體完全浸沒在水中所受的浮力是______N；物體完全浸沒在酒精中所受的浮力是______N．
（5）根據(jù)圖中的實驗數(shù)據(jù)，該金屬塊的密度是______kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

解：（1）由圖①知物體重力G=10N，圖②中彈簧測力計的拉力為F₁=9N，所以浮力為F_浮1=G-F₁=10N-9N=1N；
圖③中彈簧測力計的拉力為F₂=8N，所以浮力為F_浮2=G-F₂=10N-8N=2N；
圖④中彈簧測力計的拉力為F₃=7N，所以浮力為F_浮3=G-F₃=10N-7N=3N；
通過比較②③④可知，金屬塊的浮力變大了；
在探究浮力的大小和物體浸在液體中深度的關(guān)系，一定要采用控制變量法控制液體的密度和物體排開液體的體積（等于物體浸入液體的體積）一定，甲同學(xué)是在物體沒有浸沒之前改變物體浸入深度的，物體深度增大，排開液體的體積也增大了，浮力增大就不一定是物體浸在液體的深度引起的；而乙同學(xué)則是在物體浸沒之后改變浸入深度的，物體深度增大，排開液體的體積不變，彈簧測力計的示數(shù)不變，從而說明了浮力的大小和物體浸在液體中的深度無關(guān)；
（2）通過以上分析可知，物體浸沒前，浸入的越深，物體排開水的體積越大，根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可知，液體密度不變，V_排越大，浮力越大；
浸沒后，浸入的深淺不同，但液體密度和排開水的體積都不變，所以受浮力不變；
（3）若選用的操作是⑤⑥，控制排開液體的體積不變，改變液體密度，可探究浮力的大小與液體密度之間的關(guān)系；
由圖可知，液體密度越大，彈簧測力計的示數(shù)越小，表示浮力越大，所以得出的結(jié)論是：在排開液體體積相同的情況下，液體密度越大，物體受的浮力越大；
（4）物體完全浸沒在水中所受的浮力是F_浮4=G-F₄=10N-7N=3N；
物體完全浸沒在酒精中所受的浮力是F_浮5=G-F₅=10N-7.6N=2.4N；
（5）物體完全浸沒在水中所受的浮力F_浮4=3N，
∵F_浮=ρ_液gV_排
∴物體體積V=V_排===3×10^-4m³，
∵G=mg=ρVg
∴物體密度ρ_物==≈3.3×10³kg/m³．
故答案為：（1）變大；甲；甲同學(xué)在實驗中，未控制物體浸入液體的體積不變；（2）排開水的體積；不變；（3）液體密度；在排開液體體積相同的情況下，液體密度越大，物體受的浮力越大；控制變量；（4）3；2.4；（5）3.3×10³．
分析：（1）此題采用稱重法求物體受的浮力，根據(jù)圖中物體重力和彈簧測力計的拉力求出每次實驗中物體受的浮力大小，得出答案；
要探究物體所受浮力的大小和物體浸在液體中深度的關(guān)系，就要采用控制變量法控制液體的密度和物體排開液體的體積一定，最好的辦法就是讓同一個物體浸沒在同種液體的不同深度處，測出浮力的大小，進行比較，得出結(jié)論；
（2）根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排分析出答案；
（3）根據(jù)兩次實驗中的變化量和不變量，采用控制變量法做出分析，得出結(jié)論；
（4）采用稱重法求物體受的浮力；
（5）根據(jù)物體完全浸沒在水中所受的浮力求出物體的體積，再根據(jù)G=mg=ρVg求出物體的密度．
點評：點評：本題考查了學(xué)生對影響浮力大小因素的實驗和浮力、密度計算公式的理解和掌握，關(guān)鍵是稱重法測浮力的理解與應(yīng)用．