Question

15．小华同学在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，在弹簧测力计下悬挂一圆柱体物块，当圆柱体物块下表面与水面相平时开始缓慢下降，直到与烧杯底接触为止，如图甲所示：

（1）根据（a）图可知，圆柱体物块的质量m=0.6kg；
（2）分析（a）（c）两图可知，圆柱体物块浸没在水中时所受浮力F_浮=5N；
（3）分析b、c两图可得出，浸在同种液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关；
（4）比较（c）（d）两图可得出：当圆柱体浸没在水中时，所受浮力不随深度改变；
（5）小华完成图甲所示的实验后，把水换成另一种液体重复上述实验，根据实验数据绘制出图乙所示的弹簧测力计拉力F随物体下降高度h变化的图象，那么物体浸没在这种液体中受到的浮力F′_浮=4N，这表明浸在液体中的物体所受浮力的大小还跟液体密度有关；
（6）综合分析上述实验可知，圆柱体物块的密度是1.2×10³kg/m³，所用的另一种液体的密度是0.8×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根据图a得出圆柱体的重力大小，然后根据公式G=mg求出圆柱体的质量；
（2）由图c及a根据F_浮=G-F得出所受浮力的大小；
（3）比较b、c两图的不同点，得出浮力大小与物体排开液体体积的关系；
（4）根据浮力大小与排开液体体积的关系得出结论；
（5）根据物体完全浸没时测力计的示数及其重力求出浮力；
（6）根据（2）中求出的浮力，运用公式F_浮=ρ_液gV_排求出物体的体积，根据密度公式ρ=$\frac{m}{V}$求出圆柱体的密度；然后根据（5）中的浮力，运用公式F_浮=ρ_液gV_排求出液体的密度．

解答 解：
（1）由a知，G=6N；根据G=mg可得，圆柱体的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{6N}{10N/kg}$=0.6kg；
（2）由图a、c知，圆柱体浸没在水中后所受浮力F_浮=G-F=6N-1N=5N；
（3）由b、c两图可知，液体的密度相同，排开液体的体积不同，测力计的示数不同，可知浸在同一种液体中的物体受到浮力的大小跟物体浸入液体的体积（物体排开液体的体积）有关；
（4）由c、d两图可知，圆柱体完全浸没，下沉过程中，测力计的示数不变，即物体所受浮力不随深度改变；
（5）由图乙知，物体完全浸没时测力计的示数为2N，则F_浮′=G-F′=6N-2N=4N；
由实验知，浸在液体里的物体受到的浮力大小还根据液体的密度有关；
（6）由F_浮=ρ_液gV_排得，圆柱体体积V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水g}}$=$\frac{5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10^-4m³；
圆柱体的密度为ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.6kg}{5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³；
由F_浮=ρ_液gV_排得，另一种液体的密度ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{{V}_{排}g}$=$\frac{4N}{5×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=0.8×10³kg/m³．
故答案为：（1）0.6；（2）5；（3）b、c；（4）深度；（5）4；液体密度；（6）1.2×10³；0.8×10³．

点评 此题是探究影响浮力大小的因素实验，考查了学生分析图象和数据的能力，注意分析问题过程中控制变量法的应用，同时要熟练掌握密度公式及阿基米德原理公式，做到灵活应用．