Question

18．在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，小明用弹簧测力计、圆柱体、两个装有适量水和盐水的同样的烧杯，对浸在液体中的圆柱体所受的浮力进行了探究，实验装置和每次实验中弹簧测力计的示数如图所示．请按要求回答下列问题：

（1）比较图甲、乙可知：乙图中圆柱体受到的浮力的大小为0.6N．
（2）比较图乙、丙，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关．
（3）通过图乙和戊的探究，不能得到浮力大小与液体密度是否有关，原因是没有控制排开液体的体积相同．
（4）通过图中数据可知：圆柱体的密度是1.5×10³kg/m³（取g=10N/kg）．

Answer 1

分析 （1）由图甲可知圆柱体的重力，由图乙可知弹簧测力计的示数，根据称重法求出圆柱体受到的浮力；
（2）物体所受浮力的大小与排开液体的体积和液体密度有关，应用控制变量法分析图示实验，根据实验现象分析答题；
（3）探究浮力与液体密度的关系，液体的密度不同，其它量相同；
（4）图丁可知圆柱体浸没时弹簧测力计的示数，根据称重法求出圆柱体受到的浮力，根据阿基米德原理表示出排开水的体积即为圆柱体的体积，根据G=mg和ρ=$\frac{m}{V}$求出圆柱体的密度．

解答 解：（1）由图甲可知圆柱体的重力G=3N，由图乙可知弹簧测力计的示数F′=2.4N，
则圆柱体受到的浮力F_浮=G-F′=3N-2.4N=0.6N；
（2）比较图乙、丙可知，物体排开水的体积不同，弹簧测力计的示数不同，受到的浮力不同，说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关；
（3）通过图乙和戊可知，物体排开液体的密度不同，排开液体的体积不同，不能得到浮力大小与液体密度是否有关，原因是没有控制排开液体的体积相同；
（4）由图丁可知，圆柱体浸没时弹簧测力计的示数F″=1N，
则物体受到的浮力F_浮′=G-F″=3N-1N=2N，
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，
所以，由F_浮=ρgV_排可得，圆柱体的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{水}g}$，
圆柱体的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{G}{{F}_{浮}′}$ρ_水=$\frac{3N}{2N}$×1.0×10³kg/m³=1.5×10³kg/m³．
故答案为：
（1）0.6；
（2）物体排开液体的体积；
（3）没有控制排开液体的体积相同；
（4）1.5×10³．

点评 本题考查了称重法求浮力、利用控制变量法分析实验现象得出结论以及物体密度的计算，知道物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等较为关键．