Question

3．在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，王锐同学和他的小伙伴们做了如图所示的一系列实验．
（1）物体完全浸没入水中时受到的浮力是1N．
（2）①②③三次实验是为了探究浮力的大小与排开液体体积的关系，得出的结论是在液体密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大．
（3）分析①③④三次的实验数据，可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关．
（4）此实验还探究了浮力的大小与液体密度的关系，得出的结论是在排开液体体积一定的情况下，液体密度越大，物体受到的浮力越大．
（5）通过实验数据可知金属块的密度为9×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）由“称重法”可以测出物体在水中受浮力的大小；
（2）分析图①②③所示实验，根据实验控制的变量与实验现象得出结论；
（3）探究浮力与物体浸没在液体深度的关系，应控制液体的密度与物体排开液体的体积相同而浸入液体的深度不同，分析图示实验答题；
（4）探究浮力与密度的关系实验，应控制物体排开液体的体积相同而液体密度不同，分析图示实验答题；
（5）应用G=mg求出金属块的质量，然后应用浮力公式求出金属块的体积，最后由密度公式求出金属块的密度．

解答 解：（1）由图知：G=9N，F′=8N，物体完全浸没入水中时受到的浮力是：F_浮=G-F′=9N-8N=1N；
（2））由图示①②③三次实验可知，物体排开液体的密度不变而排开液体的体积不同，物体受到的浮力不同，排开液体体积越大，物体受到的浮力越大，由此可知，①②③三次实验可以探究：浮力的大小与排开液体体积的关系，得出的结论是：在液体密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大．
（3）由图①③④三次实验可知，物体排开液体的密度与体积相同而物体浸没在液体中的深度不同，物体受到的浮力相同，由此可知：浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关．
（4）由图③⑤所示实验可知，物体排开液体的体积相同而排开液体的密度不同，液体密度越大，物体受到的浮力越大，由此可知：该实验可以探究浮力的大小与液体密度的关系，得出的结论是：在排开液体体积一定的情况下，液体密度越大，物体受到的浮力越大．
（5）由图①所示实验可知，金属块的重力G=9N，
由G=mg可知，金属块的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{9N}{10N/kg}$=0.9kg，
由图①④所示实验可知，金属块浸没在水中受到的浮力：
F_浮=G-F=9N-8N=1N，
由F_浮=ρ_水gV_排可知，金属块的体积：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
金属块的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.9kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=9×10³kg/m³．
故答案为：（1）1；（2）排开液体体积；在液体密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；（3）①③④；（4）液体密度；在排开液体体积一定的情况下，液体密度越大，物体受到的浮力越大；（5）9×10³．

点评 在本实验中，牵扯到的变量一共有三个，物体排开液体的体积、液体的密度、物体浸没的深度，因此，在探究过程中，控制变量法的运用至关重要．同时，我们还应明确在这三个因素中，物体浸没的深度对浮力的大小是没有影响的．称重法表达式的运用也在这一实验的进行中起到了重要的作用，是我们必须熟练掌握的．