Question

11．小华在探究浮力大小与哪些因素有关的实验中，做了如图所示的实验：

（1）比较甲和乙可知，物体受到的浮力F_浮=G-F₁（用图中的物理量符号表示）．
（2）分析乙和丙可知，物体受到的浮力大小关系为：F_浮1大于F_浮2（选填“大于”、“等于”或“小于”）．可以得到的结论是，当液体密度相同时，物体排开的液体体积越大，受到的浮力越大．
（3）通过乙和丁的探究，不能得到浮力大小与液体密度的关系，其原因是排开液体体积（或V_排）不同．
（4）通过图甲、丙、丁可以求得盐水的密度，ρ_盐水=$\frac{{G-F_3^{\;}}}{{G-{F_2}}}{ρ_水}$（用图中的已知量表示，水的密度为ρ_水）．

Answer 1

分析 （1）物体在水中受到重力、浮力和弹簧测力计拉力的作用，由G=F₁+F_浮，由此得出浮力；
（2）由图乙和丙弹簧测力计指针的位置判断出F₁和F₂大小关系；由F_浮=G-F_示得出浮力的大小关系，运用控制变量法，找出不变的量和变化的量，确定浮力与变化量之间的关系；
（3）浮力大小与排开液体的密度和排开液体的体积有关，探究浮力大小与液体密度的关系时应控制排开液体的体积相同；
（4）先有称重法求出在盐水中的浮力，由物体在水中受到的浮力利用阿基米德原理求出V_排，最后由公式F_浮=G-F_示=ρ_盐水gV_排求出盐水的密度；

解答 解：
（1）由甲图可知物体的重力为G；
乙图中物体受到重力、拉力和浮力的作用，根据力的平衡条件可得G=F₁+F_浮，
所以物体受到的浮力F_浮=G-F₁；
（2）比较乙和丙两图可知，丙中弹簧测力计的示数大乙的示数，即F₁＜F₂，由F_浮=G-F_示可知，乙图中物体受到的浮力大于丙图中物体受到的浮力，F_浮1＞F_浮2；
在图乙、丙中，液体的密度不变，而排开液体的体积不同，浮力不同，由此说明：当液体密度相同时，物体排开的液体体积越大，受到的浮力越大．
（3）浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关，探究浮力大小与液体密度的关系时，应控制排开液体的体积相同，改变液体的密度．
由乙和丁两图可知，水和盐水的密度不同，物体排开水和盐水的体积也不同，所以，不能得到浮力大小与液体密度的关系．
（4）由图丙、丁可知，物体在水中与盐水中时浸入的深度h相同，则V_排水=V_排盐水，所以，通过图甲、丙、丁可以求得盐水的密度；
据图甲和图丙可得，物体浸在水中时受到的浮力：F_浮1=G-F₂；
据图甲和图丁可得，物体浸在盐水中时受到的浮力：F_浮2=G-F₃；
由F_浮1=ρ_水gV_排水可得，物体排开水的体积：
V_排水=$\frac{{F}_{浮1}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{G-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$，
由前面分析可知，V_排盐水=V_排水，
由F_浮2=ρ_盐水gV_排盐水可得，盐水的密度：
ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮2}}{g{V}_{排盐水}}$=$\frac{G-{F}_{3}}{g×\frac{G-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{G-F_3^{\;}}}{{G-{F_2}}}{ρ_水}$；
故答案为：
（1）G-F₁；（2）大于；越大；（3）排开液体体积（或V_排）；（4）甲、丙、丁；$\frac{{G-F_3^{\;}}}{{G-{F_2}}}{ρ_水}$．

点评 本题考查探究浮力大小与哪些因素有关的实验，要能正确对物体进行受到分析，熟练运用阿基米德原理公式分析浮力大小，关键是熟练运用控制变量法．