Question

2．如图甲是“探究浮力大小”的实验过程示意图．

（1）实验步骤的合理顺序是DCAB，步骤C和A可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F_浮=1.2N，步骤B和D可以测出物块排开的水所受重力G_排；比较F_浮与G_排，可以得到结论是浮力大小跟物体排开的水所受重力大小相等．
（2）图乙是物块缓慢浸入水中时，弹簧测力计示数F随浸入深度h变化的关系图象．分析图象，可得关于浮力大小的初步结论：
①物块浸没前，物体浸入水中的部分越大，物块所受的浮力越大；
②物块浸没后，所受的浮力大小与浸没的深度无关．
（3）此物块的密度是2.5g/cm³．

Answer 1

分析 （1）要先测物块的重力和空桶的重力，然后再把物块没入水中，测出物块受到的浮力，最后再测出桶和溢出水的重力；分析几步实验的相同因素和不同因素，就可知道这几步是探究哪个因素对浮力的影响，并根据测力计示数计算出每步浮力的大小，从而得出结论．
（2）乙图中物体已全部浸入了水中，所以弹簧测力计的示数应读随h的增大F不变的一段的示数，利用称重法可计算出此时物体所受的浮力；
由图可知弹簧测力计的示数有一段随h的增大而不变，可总结出物体所受浮力与深度的关系．
（3）知道物体的重力可以根据G=mg计算出物体的质量，根据阿基米德原理计算出物体排开水的体积和物体的体积，最后根据密度公式计算出物体的密度．

解答 解：（1）该实验合理的步骤是先测出空桶的重力，再将物块挂在弹簧秤上测出物块的重力，将物体浸没水中读出弹簧测力计的示数，最后再测出小桶和水的总重；故合理的步骤为：DCAB；
由C可知物体的重力为3N，由A可知物体浸在水中时的拉力为1.8N，则F_浮=G-F=3N-1.8N=1.2N；
由D可知空桶的重力为1N，由B可知水和桶的总重为2.2N，则G_排=G_总-G_桶=2.2N-1N=1.2N；
比较F_浮与G_排可得，浮力大小跟物体排开的水所受重力大小相等．
（2）①物体未浸入水中时h=0，从图乙可读出此时弹簧测力计的示数等于物体的重力G=3N．在未完全浸入时弹簧测力计的示数逐渐减小，则浮力逐渐增大由图知物体浸入水中位置时弹簧测力计的示数为1.8N，所以物体所受的浮力F_浮=3N-1.8N=1.2N；物块浸没前，物体排开的液体体积越大，物块所受的浮力越大；
②由图可知弹簧测力计的示数有一段随h的增大而不变（浸没后），故可得出：浸没在液体中的物体所受浮力大小与它所处深度无关．
（3）由G=mg可知，物块的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3N}{10N/kg}$=0.3kg；
由阿基米德原理可知，物块的体积：
V_物=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10^-4m³；
物块的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.3kg}{1.2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.5×10³kg/m³=2.5g/cm³．
故答案为：
（1）DCAB；A；1.2；D；浮力大小跟物体排开的水所受重力大小相等；
（2）①物体浸入水中的部分越大；②浸没的深度；
（3）2.5．

点评 本题是探究阿基米德原理的实验，考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力，难度较大．