Question

1．小明利用实验探究浮力大小和哪些因素有关系．
他把金属块挂在弹簧测力计上，将它分别浸入水和酒精中的不同位置，如图所示．

（1）上述四种情况，甲图中金属块所受到的浮力最小，最小浮力为0.6N．
（2）做丙、丁两次实验，是为了探究浮力大小与液体密度有关．
（3）做乙、丙两次实验，是为了探究金属块浸没在液体中时，受到的浮力与深度无关．
（4）用图示实验数据测出酒精的密度是0.8×10³ kg/m³．

Answer 1

分析 （1）金属块在液体中受到重力、浮力和弹簧测力计拉力的作用，在数值上重力=浮力+拉力；
（2）丙、丁两图，金属块浸没在液体中，排开液体的体积相同，液体密度不同；
（3）探究浮力与浸没的深度的关系，要控制液体种类、排开液体体积相同；
（4）由称重法分别测出物体在水中和酒精中的浮力，排开液体的体积相同，利用阿基米德定律可求．

解答 解：（1）因为在数值上重力=浮力+拉力，所以受到的浮力最小，弹簧测力计的示数最大，应该是甲图，
浮力的大小，F_浮=G-F=5N-4.4N=0.6N；
（2）丙、丁两次实验，金属块排开液体的体积和浸没的深度都相同，只有液体的种类不同，因此是探究浮力与液体密度的关系；
（3）探究浮力与深度的关系时，根据控制变量法的思想，应控制液体密度和排开液体的体积相同，只改变浸没的深度，符合条件的只有乙、丙，数据显示浮力与浸没的深度无关；
（4）由图丙物体完全浸没在水中受到的浮力，
F_浮水=G-F_示水=ρ_水gV_排①，
由图丁物体完全浸没在酒精中受到的浮力，
F_浮酒精=G-F_示酒精=ρ_酒精gV_排②，
由$\frac{①}{②}$得，$\frac{{F}_{浮水}}{{F}_{浮酒精}}$=$\frac{G-{F}_{示水}}{G-{F}_{示酒精}}$=$\frac{{ρ}_{水}g{V}_{排}}{{ρ}_{酒精}g{V}_{排}}$，
$\frac{5N-4N}{5N-4.2N}$=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{酒精}}$，$\frac{1}{0.8}$=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{酒精}}$，ρ_酒精=0.8ρ_水=0.8×10³kg/m³．
故答案为：（1）甲；0.6；（2）液体密度；（3）乙、丙；（4）0.8×10³．

点评 实验表明，浸在液体中的物体受到浮力的作用，浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关，与物体在液体中浸没的深度无关，利用阿基米德原理可求液体的密度．