Question

小明用一個彈簧測力計、一個金屬塊、兩個相同的燒杯（分別裝有一定量的水和煤油），對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究．如圖所示為探究過程及有關(guān)數(shù)據(jù)：
（1）分析圖A、B、C、D，說明浮力大小跟

物體排開液體的體積

有關(guān)；
（2）分析圖

D、E

，說明浮力大小跟液體的密度有關(guān)；
（3）金屬塊完全浸在煤油中所受的浮力是

2.4

N；
（4）根據(jù)圖中五個實驗提供的信息，小明認為可以直接或間接地得到多個物理量的數(shù)值，請你寫出其中的四個物理量及其數(shù)值（格式見示例，重抄示例不給分．已知水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）：
示例：金屬塊的重量G=10N．
①金屬塊的質(zhì)量m=

1kg

；
②金屬塊完全浸沒在水中時排開水的體積V_排=

3×10^-4m³

；
③煤油的密度ρ_煤油=

0.8×10³kg/m³

；
④

金屬塊的密度ρ_金屬=3.3×10³kg/m³

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)控制變量法的要求分析圖示實驗情景，根據(jù)實驗控制的變量與實驗現(xiàn)象，得出實驗結(jié)論．
（2）探究浮力與密度的關(guān)系，應控制物體排開液體的體積相同而液體種類不同，分析各圖，找出符合條件的圖片．
（3）由圖示實驗數(shù)據(jù)求出金屬塊的重力與金屬塊完全浸沒在煤油中時彈簧測力計的示數(shù)，金屬塊重力與彈簧測力計示數(shù)之差是金屬塊受到的浮力．
（4）由圖A得出物體的重力，由圖A、D得出金屬塊排開水的體積，根據(jù)稱重法結(jié)合圖A、E得出金屬塊浸沒在煤油中受到的浮力，利用阿基米德原理求出煤油的密度．

解答：解：（1）由圖A、B、C、D所示實驗可知，水的密度不變，金屬塊排開水的體積不同，彈簧測力計的示數(shù)不同，根據(jù)F_浮=G-F′，說明浮力大小跟物體排開液體的體積有關(guān)；
（2）探究浮力與密度的關(guān)系，應控制物體排開液體的體積相同而液體種類不同，由圖D和圖E可知，物體排開液體的體積相同，兩燒杯中液體不同，液體密度不同，物體受到的浮力不同，因此圖D、E說明浮力大小跟液體密度有關(guān)；
（3）由圖A可知，物體的重力G=10N，由圖E可知，物體浸沒在煤油中時，彈簧測力計對物體的拉力F=7.6N，則物體受到的浮力F_浮=G-F=10N-7.6N=2.4N．
（4）①由圖A可知，金屬塊的重力G=10N，∵G=mg，∴金屬塊的質(zhì)量m=

G

g

=

10N

10N/kg

=1kg；
②由圖A與D可知，金屬塊完全浸沒在水中時，排開水的體積V_排=800ml-500ml=300ml=3×10^-4m³；
③金屬塊浸沒在煤油中彈簧測力計的示數(shù)F′=7.6N，
金屬塊在煤油中受到的浮力F_浮=G-F′=10N-7.6N=2.4N，
∵物體完全浸沒時排開液體的體積和本身的體積相等，F(xiàn)_浮=ρ_煤油gV_排，
∴煤油的密度：ρ_煤油=

F浮

gV排

=

F排

gV

=

2.4N

10N/kg×3×10-4m3

=0.8×10³kg/m³．
④金屬塊的密度ρ_金屬塊=

m

V

=

1kg

3×10-4m3

≈3.3×10³kg/m³；
故答案為：（1）物體排開液體的體積；（2）D、E；（3）2.4；
（4）①1kg； ②300mL；③0.8×10³kg/m³；④金屬塊的密度ρ_金屬=3.3×10³kg/m³．

點評：本題考查了探究浮力大小的實驗，涉及到影響浮力大小的因素、稱重法求浮力、密度的計算等，要注意控制變量法的應用，分析問題時找準什么量在變，什么量不變．