Question

5．在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，某小组同学用如图1所示的装置，将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中，为了便于操作和准确收集数据，用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积．他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积．实验数据记录在如表中．

液体种类	实验序号	物体重力 G物（N）	弹簧测力计示数 F（N）	物体受到浮力 F浮（N）	推开液体体积 V降（cm3）
水 ρ水=1.0g/cm3	1	2	1.5	0.5	50
	2		1.0	1.0	100
	3		0.5	1.5	150
酒精 ρ酒精=0.8g/cm3	4	2	1.6	0.4	50
	5		1.2	0.8	100
	6		0.8	1.2	150

（1）分析比较实验序号1、2和3（或4、5和6）可初步得出初步结论：当液体的种类相同时，排开液体的体积越大浸在液体中的物体受到的浮力越大．
（2）分析比较实验序号1、4可初步得出结论：当排开液体的体积相同时，液体的密度越大，浸在液体中的物体受到的浮力越大．
（3）本实验在探究“浮力的大小与哪些因素”有关时，选用了不同液体并进行了多次实验，其目的是为了A（选填字母序号）．
 A．寻找普遍规律                 B．取平均值减小误差
（4）实验中小明同学观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时，弹簧测力计的示数越小．于是他灵机一动在弹簧测力计下挂一个重1.5N的物块，如图2甲所示；当他把物块浸没在水中时，如图2乙所示，弹簧测力计的读数为0.5牛，他就在0.5牛处对应标上1.0g/cm³的字样；当他把物块浸没在酒精中时，如图2丙所示，应该在弹簧测力计刻度盘的0.7N处对应标上0.8g/cm³字样，聪明的他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤．该密度称的测量范围为0-1.5×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）分析比较实验序号1、2和3（或4、5和6）可知，液体的密度相同，物体浸入液体中的体积不同，弹簧测力计的示数不同，根据称重法求出受到浮力的大小，即可得出结论；
（2）物体所受浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关，在探究浮力的大小与液体密度的关系时，应控制排开液体的体积不变，改变液体的密度再表格数据即可得出答案．
（3）根据实验的目的可知多次实验的目的．
（4）根据阿基米德原理可知同一个物体浸没在密度越大的液体中所受的浮力越大，根据称重法可知弹簧测力计示数的变化；根据阿基米德原理求出，物体在酒精中受到的浮力，根据称重法求出弹簧测力计的示数即为此时在弹簧测力计刻度盘的位置．根据阿基米德原理求出液体的密度的取值范围．

解答 解：（1）分析比较实验序号1、2和3（或4、5和6）可知，液体的密度相同，物体浸入液体中的体积越大，弹簧测力计的示数越小，即所受的浮力变大；故可得结论：当液体的种类相同时，排开液体的体积越大浸在液体中的物体受到的浮力越大；
（2）在探究浮力的大小与液体密度的关系时，应控制排开液体的体积不变，改变液体的密度；结合表格可知1、4或者2、5或者3、6符合．
（3）在探究“浮力的大小与哪些因素”有关时，选用了不同液体并进行了多次实验的目的是减小偶然性，使实验得出的实验规律更具有普遍性，所以本实验的目的是寻找普遍规律，故A正确．
（4）根据F_浮=ρgV_排可知，物体浸没时排开水的体积和本身的体积相等，所以将同一个物体浸没在密度越大的液体中时受到的浮力变大，根据F_浮=G-F′可知弹簧测力计的示数越小；当他把物块浸没在水中时，受到的浮力：F_浮=G-F′=1.5N-0.5N=1N，
根据阿基米德原理得：1N=ρ_水gV_排-----①
当他把物块浸没在酒精中时，F_浮酒=ρ_酒gV_排-----②
两者排开液体的体积相等，①②两式相比可得：F_浮酒=0.8N，此时应标在弹簧测力计的1.5N-0.8N=0.7N处．
由表格中的数据可知：甲的物块的重力为G，设物块的体积为V；物体全部浸入液体中时受到的浮力为：F_浮=G-F′=ρ_液gV_排=ρ_液gV；
弹簧测力计的最大示数为2N，则：此时物体受到的浮力为0，液体的密度为0；
弹簧测力计的最大示数为0N，此时液体的密度最大，物块处于悬浮状态，则F_浮=G=ρ_液gV；即：ρ_物块gV=ρ_液gV，ρ_物块=ρ_液，故密度称的测量范围为0-ρ_物块．
物块受到的浮力为F_浮=1.5N-0.5N=1N；
物块的体积等于其排开的液体的体积，根据阿基米德原理可知：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³；
则物体的密度为：ρ_物块=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{1.5N}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=1.5×10³kg/m³．
故答案为：（1）当液体的种类相同时，排开液体的体积越大浸在液体中的物体受到的浮力越大；（2）1、4；（3）A；（4）0.7；0-1.5×10³kg/m³．

点评 本题主要考查学生控制变量法的应用和图象的分析能力．探究浮力的大小是否与液体密度的关系要保证物体排开液体体积一定；要探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系要保证液体的密度一定．