Question

小雨同学在学习了阿基米德原理后想到“物体受到浮力大小可能还跟物体的密度有关？”、“没有天平和量筒，只用弹簧测力计和水也能测铁块等的密度”，他选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块（已知铜的密度大于铁的密度），进行了如图的实验．

（1）铜块浸没在水中时所受的浮力为

0.5

N．
（2）验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关？
小雨应该选取图中的

AD、BE

等步骤（填字母符号）进行对比，根据他所选择的几个图中弹簧测力计的示数可以知道铜块受到的浮力

等于

（选填“大于”、“等于”或“小于”）铁块受到的浮力．由此得出物体所受的浮力大小与物体的密度

无关

（选填“有关”或“无关”）．
（3）本实验采用的物理方法是

C

．
A．理想实验法       B．模型法     C．控制变量法    D．类比法
（4）测得铁块的密度大小是

8×10³

kg/m³．

Answer 1

分析：（1）铜块浸没在水中时所受的浮力可通过图B、E利用称重法求出．
（2）要验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关，应选择两物块分别浸没在水中时的情况，求出各自的浮力进行比较．
（3）本实验中要探究浮力的大小与多个变量的关系，因此，要用到控制变量的方法．
（4）根据铁块重力求出铁块的质量，应用排水法测出铁块的体积，然后根据密度公式求出铁块的密度．

解答：解：（1）由B可知，铜块受到的重力G_铜=4.4N，由F可知，弹簧测力计的示数F=3.9N，
铜块浸没在水中时，受重力，浮力、弹簧测力计的拉力作用，处于平衡状态，由平衡条件得：
铜块浸没在水中时的浮力F_浮铜=G_铜-F=4.4N-3.9N=0.5N．
（2）利用图A、D可求出铁块浸没在水中的浮力，利用图B、E可求出铜块浸没在水中的浮力，比较可知F_浮铁=F_浮铜=0.5N，说明物体受到的浮力大小与物体的密度无关．
（3）实验中探究浮力大小与物体密度、浸没深度、排水体积等多个量的关系，因此所选用的是控制变量法，选项C符合题意．
（4）由A知，铁块受的重力G_铁=4.0N，∵G=mg，∴铁块的质量m_铁=

G铁

g

，
由阿基米德原理可知，铁块受到浮力等于铁块排开水的重力，由AD可知：
铁块受到的浮力F_浮铁=4.0N-3.5N=0.5N，铁块排开水的重力G_水=F_浮铁=0.5N，
∵G_水=ρ_水gV_排，∴排开水的体积V_排=

G水

ρ水g

，铁块的体积等于它所排开水的体积，
铁块的密度ρ_铁=

m铁

V铁

=

m铁

V排

=

G铁 g

G水 ρ水g

=

G铁ρ水

G水

=

4.0N×1×103kg/m3

0.5N

=8×10³kg/m³．
故答案为：（1）0.5；（2）AD、BE；等于；无关；（3）C；（4）8×10³．

点评：称重法是本实验中求浮力的基本方法，控制变量法是本实验中用到的基本研究方法，把握住这两点才能顺利完成本实验的探究．