Question

17．某兴趣小组做了如图所示的实验，将同一物体A逐渐浸入到某液体中，并通过观察弹簧测力计的示数的变化规律，得出以下一些结论：

（1）分析比较实验甲、乙、丙可初步得出结论：当液体的密度相同时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；分析比较实验序号甲、丙、丁可初步得出结论：当物体排开液体的体积相同时，所受浮力与浸没在液体中的深度无关（选填“有关”或“无关”）．
（2）由实验可知A物体重为6N，A物体浸没在液体中时所受的浮力是2N．
（3）同组的小兰同学利用该实验的数据测出了液体密度，她具体操作如下：将物体A浸没在水中，弹簧测力计的示数为3.5N，则液体密度是0.8×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根据F_浮=G-F，由弹簧测力计的示数确定物体受到的浮力大小，结合控制变量法，找出不变的量和变化的量，从而确定浮力大小与变化量之间的关系；
比较甲、丙（或丁），弄清楚不变量和变量，根据F_浮=G-F得出结论．
（2）甲图中，弹簧测力计示数即为物体重力的大小；根据F_浮=G-F求出浮力；
（3）根据F_浮=G-F求出在水中的浮力，再根据F_浮=ρ_水gV_排求出排开水的体积，即在液体中排开液体的体积，根据F_浮=G-F求出在液体中的浮力，再根据F_浮=ρ_液gV_排求出液体密度．

解答 解：（1）分析比较实验序号甲、乙、丙，液体的密度相同时，物体排开液体的体积越大，弹簧测力计的示数F越小，根据F_浮=G-F，则物体受到的浮力越大，由此得出的结论是：当液体的密度相同时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；
研究物体所受浮力与物体浸没在液体中的深度的关系时，应控制排开液体的体积和密度相同，改变物体A在液体的深度，所以，应分析比较实验序号甲、丙、丁；已知在丙、丁中，弹簧测力计的示数均为4N，根据F_浮=G-F知，物体受到的浮力不变．可初步得出结论：当排开液体的体积相同时，物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关；
（2）甲图中，弹簧测力计示数即为物体重力的大小，G=6N；
A物体浸没在液体中时所受的浮力F_浮=G-F=6N-4N=2N；
（3）在水中的浮力F浮′=G-F′=6N-3.5N=2.5N，
由F_浮=ρ_水gV_排得：
物体排开水的体积V_排=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.5N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10^-4m³，
液体密度：ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{2N}{10N/kg×2.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.8×10³kg/m³．
故答案为：（1）大；甲、丙、丁；无关；（2）6；2；（3）0.8×10³．

点评 本题考查F_浮=G-F测量浮力的大小、阿基米德原理公式和控制量法的具体运用，难度不大．