Question

20．小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的容器，分别装有一定量的水和盐水，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究，其装置和弹簧测力计示数如图所示．

（1）读数时应使圆柱体处于静止状态．
（2）分析图甲、乙、丙，说明浮力 的大小与物体排开液体的体积有关．
（3）为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系，可选择丙、丁两图进行对比观察．
（4）分析丁、戊两图，说明浮力的大小与液体的密度有关．
（5）在小明实验的基础上，根据有关实验数据，可以计算出盐水的密度为1.1×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）当物体处于平衡状态时，物体在拉力、浮力重力作用下平衡，此时弹簧测力计的示数才等于重力减浮力；
（2）分析甲、乙、丙中相同的量和不同的量，利用控制变量法得出结论；
（3）探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系，应控制物体排开液体的体积和液体的密度不变，改变浸没的深度不同；
（4）分析丁、戊两图中相同的量和不同的量，利用控制变量法得出结论；
（5）由图甲可知物体的重力，由丁、戊两图可知弹簧测力计的示数，根据称重法求出物体在水和盐水中受到的浮力，根据阿基米德原理分别表示出物体排开液体的体积，根据物体排开液体的体积相等得出等式即可求出盐水的密度．

解答 解：（1）当物体处于静止状态时，物体在拉力、重力作用下处于平衡，此时弹簧测力计的示数等于重力（物体在拉力、浮力、重力作用下平衡，此时弹簧测力计的示数等于重力减浮力），便于准确读数；
（2）由图甲、乙、丙可知，物体排开水的体积不同，弹簧测力计的示数不同，物体受到的浮力不变，说明浮力 的大小与物体排开液体的体积有关；
（3）探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系，应控制物体排开液体的体积和液体的密度不变，改变浸没的深度不同，丙、丁两图符合；
（4）由丁、戊两图可知，物体排开液体的体积不变，液体的密度不变，弹簧测力计的示数不变，受到的浮力不变，说明浮力的大小与液体的密度有关；
（5）由图甲可知物体的重力G=5N，由图丁可知弹簧测力计的示数F′=1N，由图戊可知弹簧测力计的示数F″=0.6N，
则物体在水中受到的浮力F_浮=G-F′=5N-1N=4N，物体在盐水中受到的浮力F_浮′=G-F″=5N-0.6N=4.4N，
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，
所以，由F_浮=ρgV_排可得：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{盐水}g}$，
则盐水的密度ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮}′}{{F}_{浮}}$ρ_水=$\frac{4.4N}{4N}$×1.0×10³kg/m³=1.1×10³kg/m³．
故答案为：
（1）静止；
（2）物体排开液体的体积；
（3）丙、丁；
（4）液体的密度；
（5）1.1×10³．

点评 本题探究影响浮力大小的因素，涉及到二力平衡的条件、阿基米德原理、称重法、测液体的密度等，会根据控制变量法分析实验得出结论是关键．