Question

同学们在探究“水对物体的浮力”的实验．用弹簧测力计吊着一只装满水的小塑料袋（袋内不留空气，袋的质量不计．）在空气中称其重如图甲所示．之后再把这袋水逐渐浸没水中（不碰容器壁），发现测力计的示数逐渐减小为零．
则：
（1）浸没在水中的水袋受到的浮力是______N．可初步得物体受到的浮力______物体排开液体的重力的结论（填“大于”、“等于”或“小于”）
（2）显然上面的结论有特殊性，为使结论比较具有普遍性，同学们用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯（分别装有相同体积的水和酒精），又进行了如乙图所示的实验．
请你按图说明他们的探究思路（在说明过程中，需数据支持，请写出必要的计算过程）．（ρ_水=1.0×10³kg/kg³，ρ_酒精=0.8×10³kg/m³，g=10N/kg）（图中所标序号不代表实验顺序）

Answer 1

【答案】分析：（1）根据弹簧测力计的分度值读出水的重力，根据二力平衡的条件可知物体所受的浮力与排开液体的重力相等．
（2）根据称重法分别求出各图中物体不完全浸没或浸没时所受到的浮力，由图可知液体排开液体的体积等于现在容器液体的体积减掉原来液体的体积，再根据G=mg和密度公式求出各图中排开液体的重力，对每次实验两者的大小即可得出结论．
解答：解：（1）由图可知弹簧测力计的分度值为0.2N，所以空气中装满水小塑料袋的重力为2.8V，
当这袋水逐渐浸没水中时，测力计的示数逐渐减小为零，根据二力平衡的条件可知此时装满水的小塑料袋受到的重力和浮力相等，
故可初步得物体受到的浮力等于物体排开液体的重力的结论．
故答案为：2.8；等于．
（2）A、物体在液体中，在不浸没时，受到的浮力与排开液体的重力相等，
a、由图①，根据力的平衡条件有G_物=F₁=10N，
由图②有F_浮1=G_物-F₂=10N-9N=1N，
由①②对比知：G_排1=m_排1g=ρ_水V_排1g=1.0×10³kg/m³×（600-500）×10^-6m³×10N/kg=1N，
由此可知F_浮1=G_排1；
b、同理，由图③有F_浮2=G_物-F₃=10N-8N=2N，
由①③对比知：G_排2=m_排2g=ρ_水V_排2g=1.0×10³kg/m³×（700-500）×10^-6m³×10N/kg=2N，
由此可知F_浮2=G_排2；
c、同理，由图④有F_浮3=G_物-F₄=10N-8.4N=1.6N，
由①④对比知：G_排3=m_排3g=ρ_酒精V_排3g=0.8×10³kg/m³×（700-500）×10^-6m³×10N/kg=1.6N，
由此可知F_浮3=G_排3；
B、物体浸没在液体中时，受到的浮力与排开液体的重力相等．
a、同理，由图⑤有F_浮4=G_物-F₅=10N-7N=3N，
由①⑤对比知：G_排4=m_排4g=ρ_水V_排2g=1.0×10³kg/m³×（800-500）×10^-6m³×10N/kg=3N，
由此可知F_浮4=G_排4；
b、同理，由图⑥有F_浮5=G_物-F₆=10N-7.6N=2.4N，
由①⑥对比知：G_排5=m_排5g=ρ_酒精V_排5g=0.8×10³kg/m³×（800-500）×10^-6m³×10N/kg=2.4N，
由此可知F_浮5=G_排5．
比较以上分析过程，得出具有较普遍意义的结论，即F_浮=G_排．
点评：本题考查了探究“水对物体的浮力”的实验，涉及到了密度的计算、重力的计算、浮力的计算等，关键是根据图象得出排开液体的体积和知道实验时要分物体浸没与不浸没两种情况进行实验．