Question

11．如图所示，这是“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验步骤示意图．
（1）有实验步骤B和C，可知此时物体受到水的浮力的大小为0.6N，方向为竖直向上．
（2）步骤B和D可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F_浮．步骤A和E可以测出物块排开的水所受重力G_排，比较F_浮与G_排，可以得到物块受到浮力的大小跟物块排开的水所受重力的关系．
（3）实验步骤C和D可以探究浮力大小与排开液体的体积的关系，物体排开的液体体积越大，物块所受的浮力越大．
（4）若想知道物体受到液体的浮力与液体的密度是否有关，还需要提供几杯不同密度的液体．
（5）分析步骤B、D可得，此物块的密度是2.5g/cm³．

Answer 1

分析 （1）先测出物体在空气中的重力和浸入水中时的拉力，根据F_浮=G-F计算出浮力大小，浮力方向为竖直向上；
（2）要先测物块的重力和空桶的重力，然后再把物块没入水中，测出物块受到的浮力，最后再测出桶和溢出水的重力；分析几步实验的相同因素和不同因素，就可知道这几步是探究哪个因素对浮力的影响，并根据测力计示数计算出每步浮力的大小，从而得出结论．
（3）C、D两次实验步骤中，物体浸没在水中的体积不同，物体排开水的体积不同，弹簧测力计的示数不同；
（4）要探究物体受到的浮力是否还与液体的密度有关，就要保持物体浸没的深度相同，在不同的液体中；
（5）由阿基米德原理求出排开液体的体积，再利用重力、密度的变形公式求出物块的密度

解答 解：（1）图B中所示物体重力G是3N，物体放入水后弹簧测力计显示物体的重力G₁是2.4N，所以物体受到的浮力F_浮=G-G₁=3N-2.4N=0.6N；物体受到的浮力方向是竖直向上的；
（2）由B可知物体的重力为3N，由D可知物体浸在水中时的拉力为1.8N，则F_浮=G-F=3N-1.8N=1.2N；
由A可知空桶的重力为1N，由D可知水和桶的总重为2.2N，则G_排=G_总-G_桶=2.2N-1N=1.2N；
比较F_浮与G_排可得，浮力大小跟物体排开的水所受重力大小相等．
（3）CD两实验步骤中，物体排开水的体积不同，弹簧测力计的示数不同，说明物体受到的浮力也不同，因此结论是物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关，排开的液体体积越大，受到的浮力越大；
（4）若想知道物体受到液体的浮力与液体的密度是否有关，还需要提供几杯不同密度的液体；
（5）从图B可读出此时弹簧测力计的示数等于物体的重力G=3N．在未完全浸入时弹簧测力计的示数逐渐减小，则浮力逐渐增大由图D知物体浸入水中位置时弹簧测力计的示数为1.8N，所以物体所受的浮力F_浮=3N-1.8N=1.2N；由阿基米德原理F_浮=ρ_液V_排g得：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g}$═V_物；
ρ_物=$\frac{m}{{V}_{物}}$=$\frac{G}{g{V}_{物}}$=$\frac{G×{ρ}_{液}}{{F}_{浮}}$=$\frac{3N×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{1.2N}$=2.5×10³kg/m³=2.5g/cm³；
故答案为：
（1）0.6；竖直向上；
（2）D；E；
（3）排开液体的体积；大；
（4）几杯不同密度的液体；
（5）2.5

点评 本题是探究阿基米德原理的实验，考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力，难度较大．