Question

10．小冉在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，用到如下器材：分度值为0.1N的弹簧测力计，底面积为5cm²、高度为6cm的实心圆柱体铜块，相同的大烧杯若干，水，密度未知的某种液体，细线等．

（1）小冉进行了如图所示的实验：A步骤所示弹簧测力计的示数为2.7N；用弹簧测力计挂着铜块缓慢地浸入液体中不同深度，步骤如图B、C、D、E、F所示（液体均未溢出），并将其示数记录在表中：

实验步骤	B	C	D	E	F
弹簧测力计示数/N	2.6	2.5	2.4	2.4	2.3

（2）在实验步骤B中铜块所受浮力F_浮=0.1N；
（3）分析实验步骤A、B、C、D，可以说明浮力大小跟排开液体的体积有关；分析实验步骤A、E、F，可以说明浮力大小跟液体密度有关．
（4）小冉用表格中的数据算出了某种液体的密度是1.3×10³kg/m³（结果保留一位小数），还算出了步骤B中铜块下表面受到水的压强是200Pa，并发现步骤B、C、D中铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐增大（选填“增大”或“减小”）．

Answer 1

分析 （1）首先看清测力计的分度值，然后再读数；
（2）根据F_浮=G-F_拉可求得浮力；
（3）应用控制变量法分析图示实验，根据实验控制的变量与实验现象分析答题，然后得出结论；
（4）已知圆柱体铜块的底面积和高，可求得其体积，浸没时，V_排=V，根据F_浮=G-F_拉可求得浮力，再利用F_浮=ρ_液gV_排可求得液体的密度；
由浮力产生的原因可知，步骤B中铜块下表面受到水的压力，然后利用p=$\frac{F}{S}$可求得下表面受到水的压强；根据B、C、D中数据分析下表面受到水的压强随着深度的增加是如何变化的．

解答 解：（1）测力计的分度值为0.1N，由指针位置可知，A步骤所示弹簧测力计的示数为2.7N；
（2）由表格数据可知，在实验步骤B中拉力为2.6N，则步骤B中铜块所受浮力F_浮=G-F_拉=2.7N-2.6N=0.1N，
由A、B、C、D所示实验可知物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大，由此可知：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．
由A、E、F，实验可知，物体排开液体体积相同而液体密度不同，物体受到的浮力不同，这说明物体排开相同体积的液体时，所受浮力大小根液体密度有关．
（3）V=5cm²×6cm=30cm³=3×10^-5m³，浸没时，V_排=V，
在F图中，F_浮′=G-F_拉′=2.7N-2.3N=0.4N，
由F_浮=ρ_液gV_排可得：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.4N}{10N/kg×3×1{0}^{-5}{m}^{3}}$≈1.3×10³kg/m³；
由浮力产生的原因可知，骤B中铜块下表面受到水的压力F=F_浮=0.1N．
下表面受到水的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{0.1N}{5×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=200Pa，
由B、C、D中数据可知，F_拉逐渐减小，根据F_浮=G-F_拉可知，浮力增大，即下表面受到水的压力增大，受力面积不变，由p=$\frac{F}{S}$可知，p逐渐增大，即铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐增大．
故答案为：（1）2.7N；（2）0.1；（3）排开液体的体积；液体的密度；（4）1.3×10³；200；增大．

点评 本题是较典型的用控制变量法分析实验得出结论的题型．在分析问题时，要明确哪些量是相同的，哪些量是变化的或不同的，正是这些变化的或不同的量导致了实验结果的不同．