Question

5．在学过浮力的知识后，小明同学在一只薄塑料袋内装入大半袋水做了下图所示的实验．请根据图中信息回答下列问题：

（1）图b中塑料袋所受的浮力是1.8N．
（2）根据a、b、c（或b、c）图，可初步得出浮力的大小与物体排开液体的体积有关．
（3）将塑料袋由c图所示的位置继续向下浸入水中，当袋中的水面与容器中的水面相平时，弹簧测力计的示数将变为0N，这一现象可验证阿基米德原理．
（4）d图容器中装有未知液体，当袋中的水面与容器中的液面相平时，弹簧测力计的示数如图所示，则该液体的密度为0.8×10³kg/m³．
（5）实验中选用薄塑料袋，是为了忽略塑料袋的重力和体积对实验的影响．这种突出问题的主要方面、忽略次要因素的研究方法是物理学中常采用的．以下四个实例中没有用到此研究方法的是C
A．选用轻绳探究定滑轮工作时的特点
B．选用轻质卡片探究二力平衡的条件
C．选用轻质小球来显示发声音叉的振动
D．选用薄玻璃板来探究平面镜的成像特点．

Answer 1

分析 （1）根据a、b得出浮力的大小；
（2）要得出浮力与物体排开液体的体积关系，需使液体的密度相同，排开液体的体积不同；
（3）根据浮力与重力的大小关系得出拉力的大小；
（4）根据水的重力求出其体积，根据拉力和重力求出物体所受的浮力；
由F_浮=ρ_液gV_排计算出液体的密度；
（5）根据选项分析是否需要忽略有关物理量．

解答 解：（1）由图a知，水的重力为G=5N，由图b知，物体浸在水中受到的拉力为3.2N，则物体所受浮力F_浮=G-F=5N-3.2N=1.8N；
（2）b、c两图，液体的密度相同，排开液体的体积不同，测力计的示数不同，说明受到的浮力不同，所以abc可知浮力的大小与物体排开液体的体积有关；
（3）若将袋中的水刚好完全浸没，则受到的浮力F_浮=ρ_水gV，浮力大小与袋中水的重力大小相等，所以此时测力计的示数为零；
（4）水的重力为5N，则水的体积：V=$\frac{m}{{ρ}_{水}}$=$\frac{\frac{G}{g}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{\frac{5N}{10N/kg}}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=5×10^-4m³；
由d知，物体浸没在液体中的拉力F′=1N，则受到的浮力F_浮′=G-F′=5N-1N=4N；
由F_浮=ρ_液gV_排得，ρ_液=$\frac{{F}_{浮}′}{gV}$=$\frac{4N}{10N/kg×5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.8×10³kg/m³；
（5）A．选用轻绳探究定滑轮工作时的特点，是为了消除绳的重力对实验的影响，A错误；
B．选用轻质卡片探究二力平衡的条件，是为了消除卡片的重力对实验的影响，B错误；
C．选用轻质小球来显示发声音叉的振动，是为了使小球更容易被弹开，使实验效果更加明显，C正确；
D．选用薄玻璃板来探究平面镜的成像特点，是为了消除平面镜的厚度对实验的影响，D错误．
故答案为：（1）1.8；（2）a、b、c（或b、c）；（3）0；（4）0.8×10³；（5）C．

点评 本题是探究影响浮力大小的因素实验，考查了对控制变量法的应用及阿基米德原理公式的掌握，熟练掌握密度公式也是非常关键的．