Question

16．小明和小红想探究“浮力大小与物体在液体中所处深度是否有关”：
（1）如图，小明让金属块从图①到②位置，观察到测力计示数变小，说明金属块受到的浮力变大（都选填“变小”、“变大”），他得出：浮力大小与物体所处的深度有关．
（2）小红让金属块从图③移动到④位置，发现两次弹簧测力计示数相同，金属块所受浮力都为1.2N，她得出：浮力大小与物体所处的深度无关．
（3）从这两个同学的不同实验结果，你能得出什么结论？物体受到的浮力在物体未完全浸没液体中时与物体所处的深度有关，完全浸没在液体中的物体与所处的深度无关．
（4）若给你一杯浓盐水，利用本实验器材，你如何测出浓盐水的密度．写出你的做法．（要用字母表示测量的物理量，写出盐水密度的表达式）

Answer 1

分析 （1）分析图示实验，根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论；
（2）探究浮力与物体浸入液体深度的关系，应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，分析图示实验，然后答题；
（3）结合题意，由控制变量法解答；
（4）物体的重力与测力计拉力之差是物体受到的浮力，根据浮力公式求出物体的体积，根据浮力公式求出盐水的密度．

解答 解：（1）由图①、②所示实验可知，物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同，物体受到的浮力不同，由此可知，浮力大小与物体排开液体的体积有关，物体所处的深度越深，排开液体的体积越大，浮力越大，弹簧秤示数越小；
（2）由图③、④所示实验可知，圆柱体浸没在水中时受到的浮力，
F_浮=G-F=3N-1.8N=1.2N；
（3）探究浮力与物体浸入液体深度的关系，应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，由图示②、③实验可知未完全浸没时，浮力与浸没的深度有关；图③、④所示实验中物体排开液体的密度、物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，浮力大小与物体浸没在液体中的深度没有无关系；
（4）由已知器材，实验用弹步骤如下，①、簧测力计测出金属块重力G；
②、用弹簧测力计测出金属块浸没在水中的示数F₁；
③、用弹簧测力计测出金属块浸没在盐水中的示数F₂；
物体浸没在水中和浸没在盐水中排开液体的体积相同，
在水中受到的浮力，F_水浮=ρ_水gV_排=G-F₁①
在盐水中受到的浮力，F_盐浮=ρ_盐水gV_排=G-F₂②
由$\frac{①}{②}$，$\frac{{ρ}_{水}g{V}_{排}}{{ρ}_{盐水}g{V}_{排}}$=$\frac{G-{F}_{1}}{G-{F}_{2}}$，ρ_盐水=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$×ρ_水．
故答案为：（1）变小、变大；（2）1.2；（3）物体受到的浮力在物体未完全浸没液体中时与物体所处的深度有关，完全浸没在液体中的物体与所处的深度无关；（4）步骤如下，①、簧测力计测出金属块重力G；
②、用弹簧测力计测出金属块浸没在水中的示数F₁；
③、用弹簧测力计测出金属块浸没在盐水中的示数F₂；
盐水密度的表达式，ρ_盐水=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}$×ρ_水．

点评 本题考查了探究影响浮力大小与物体在液体中所处深度的实验以及求物体的体积与密度问题，要掌握称重法和阿基米德原理测浮力的方法，具有一定的综合性．