Question

17．探究浮力的大小与哪些因素有关．
小宇用图甲所示的实验装置进行实验，分别测出弹簧测力计的示数F和物体A的下表面浸入水中的深度h，实验数据如表：

序号	1	2	3	4	5	6	7
h/cm	0	2	4	6	8	10	12
F/N	4.5	4	3.5	3	2.5	2.5	2.5

（1）分析表中的数据，可以得出物重为4.5N，物体浸没在水中时，所受的浮力为2N；
（2）物体A浸没在水中之前，弹簧测力计的示数随A的下表面浸入水中深度的增加而减小，说明浮力与排开液体的体积（选填“物体体积”或“排开液体体积”）有关，由表中数据还可知浸没在水中的物体所受的浮力与它浸没在水中的深度无关；
（3）物体A的密度为2.25×10³kg/m³．
（4）小宇再将物体A浸没在浓盐水中，如图乙所示，比较物体A在水中第5次的实验数据和浓盐水中弹簧测力计的示数，说明浸没在液体中的物体所受的浮力与液体的密度有关．

Answer 1

分析 （1）由表格可知，当h=0时，弹簧秤的示数即是物体的重力，当物体完全浸没时F不变，由表格可知h=8cm后完全浸没，由称重法可求浮力；
（2）根据浮力公式F_浮=ρ_液gV_排，可知浮力的大小与排开液体的体积有关，探究浮力与物体浸入液体内的深度关系，应控制液体的密度和排开液体的体积不变；
（3）由物体浸没在水中的浮力可求出物体的体积，由表格可知物体重力，再由密度公式可求物体的密度；
（4）由图乙所示，比较物体A在水中第5次的实验数据和浓盐水中弹簧测力计的示数，可知物体排开液体的体积相同，说明浮力与液体密度的关系．

解答 解：（1）由表格可知，h=0时，弹簧秤的示数等于重力，故G=4.5N；物体浸没在液体中时，弹簧测力计的示数不变，故F_示=2.5N，F_浮=G-F_示=4.5N-2.5N=2N；
（2）物体A浸没在水中之前，弹簧测力计的示数随A的下表面浸入水中深度的增加而减小，液体密度不变，改变物体排开液体的体积，排开体积越大，F越小，物体所受浮力就越大，说明浮力与物体排开液体的体积有关；探究浮力与物体浸入液体内的深度关系，应控制液体的密度和排开液体的体积不变，可以将物体完全浸没后，再改变物体在液体中的深度，这样很好地控制了液体的密度和排开液体的体积，由表格中的数据可知浸没在水中的物体所受的浮力与它浸没在水中的深度无关；
（3）物体的质量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4.5N}{10N/kg}$=0.45kg，
物体的体积，由阿基米德原理，V=V_排水=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³，
物体的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.45kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.25×10³kg/m³；
（4）小宇再将物体A浸没在浓盐水中，如图乙所示，此时物体先后排开液体的体积相同，液体的密度不同，比较物体A在水中第5次的实验数据和浓盐水中弹簧测力计的示数，由F_浮=G-F_示可知，弹簧秤的示数越小，所受的浮力越大，说明浮力的大小与液体的密度有关．
故答案为：（1）4.5；2；（2）排开液体体积；无关；（3）2.25×10³；（4）与液体的密度有关．

点评 本题主要考查由称重法测浮力，利用控制变量法探究浮力的大小与液体的体积，液体的密度的关系，以及求物体密度的计算，是一道综合实验题．