Question

18．在探究“物体受到浮力大小是否与物体密度有关？”时，小聪所选实心铜块、实心铁块的体积和形状应相同（选填：“相同”或“不同”）．在正确选择后，他做了以下实验，以下情景中的物块均处于静止状态．

（1）步骤C中的铁块在水中所受的浮力为0.3N．
（2）探究“物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关？”．小聪要测出铜块的密度，设计了实验步骤E（已知水密度为ρ_水），此步骤中测力计示数为F₂．
①在步骤E时，画出烧杯和液面的示意图．
②ρ_铜=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$ρ_水（用图中所测物理量的符号及已知条件写出表达式）
③他还应该选取图中A、B、D的步骤（填字母符号）进行对比，才能得出“物体受到浮力大小是否与物体密度有关？”的结论．

Answer 1

分析 要探究浮力与物体密度的关系，物体密度不同，但其它条件应相同；
（1）根据F_浮=G-F得出C受到的浮力；
（2）①要探究浮力大小与物体密度的关系，需使物体的密度不同，其它条件相同；
②由BE得出铜块的浮力，由F_浮=ρ_液gV_排计算出铜块的体积；
根据ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$计算出铜块的密度；
③要得出浮力是否与物体的密度有关，需使物体的密度不同，其它条件相同，通过比较浮力关系得出结论．

解答 解：探究“物体受到浮力大小是否与物体密度有关，只需使物体的密度不同，其它条件相同，所以小聪所选实心铜块、实心铁块的体积和形状应相同；
（1）由A知，G=4N，由C知，F=3.7N，则F_浮=G-F=4N-3.7N=0.3N；
（2）①探究浮力与物体密度的关系，其它条件应相同，因此铜块的体积与铁块体积相同，也完全浸没，因此液面与D相同，如图所示：

②铜块受到的浮力为F_浮=F₁-F₂；
由F_浮=ρ_液gV_排得，铜块的体积V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}$；
则铜块的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{{F}_{1}}{g\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$ρ_水；
③探究物体受到浮力大小是否与物体密度有关，应分别比较铜块和铁块受到的浮力关系，且铜块和铁块排开水的体积相同，应选择A、B、D分析．
故答案为：相同；（1）0.3；（2）①见上图；②$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$ρ_水；（3）A、B、D．

点评 本题是探究影响浮力大小的因素实验，考查了对控制变量法的应用，同时考查了对阿基米德原理及密度公式的掌握，打破了以往只是探究浮力与ρ液和V排的关系．