Question

20．江涛同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯（分别装有一定量的水和酒精），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究．如图表示探究过程及相关数据．

（1）分析图A、B、C、D，说明浮力大小跟物体排开液体体积有关；
（2）分析图DE，说明浮力大小跟液体密度有关；
（3）金属块浸没在酒精中所受的浮力是0.8 N．
（4）该金属块的密度为5g/cm³．

Answer 1

分析 （1）B、C、D中液体密度相同，物体排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，根据控制变量法的思想得出实验结论；
（2）物体所受浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关，要探究浮力和液体密度的关系，根据控制变量法的思想设计实验；
（3）根据弹簧测力计的分度值读出弹簧测力计的示数，根据称重法F_浮=G-F_示计算属块浸没在酒精中所受的浮力．
（4）根据金属块的重力除以g求出金属块的质量；根据金属块浸没在酒精中时排开酒精的体积得出金属块的体积；根据ρ=$\frac{m}{V}$求出金属块的密度．

解答 解：（1）分析B、C、D可知：液体均为水，探究过程中控制了液体的密度相同，物体排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，说明浮力和物体排开液体体积有关；
（2）物体所受浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关，要探究浮力和液体密度的关系，就要控制物体排开液体的体积相等，而液体的密度不同，D和E中，物体均浸没，排开液体的体积均等于物体自身的体积，D中液体为水，E中液体为酒精，液体的密度不同，符合题意；
（3）弹簧测力计的分度值为0.2N，由A图知金属块的重力为5N，由E图知浸没在酒精中弹簧测力计的示数为4.2N，则金属块浸没在酒精中的浮力F_浮=G-F_示=5N-4.2N=0.8N．
（4）金属块的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{5N}{10N/kg}$=0.5kg；
由F_浮酒精=ρ_酒精gV_排可得，
金属块的体积V=V_排=$\frac{{F}_{浮酒精}}{{ρ}_{酒精}g}$=$\frac{0.8N}{0.8×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³；
金属块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.5kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³=5g/cm³．
故答案为：（1）排开液体体积；（2）DE；（3）0.8；（4）5．

点评 本题考查了浸在液体中的物体所受的浮力的探究实验，解题的关键是掌握影响浮力大小的因素，得出实验结论和设计实验时要注意应用控制变量法．