Question

（2012?湛江）在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时，一组同学用量程符合实验要求的弹簧测力计一个、大烧杯盛有足够深的水、一个小石柱，对浸在水中的物体所受的浮力进行了探究．实验过程如图所示．
（1）由图B和图C的探究，可以得出的结论是：

物体受到的浮力大小跟排开液体的体积有关

．
（2）对比分析

C、D

（填字母）两次实验，说明浸没在液体中的物体受到浮力的大小跟深度无关．
（3）完成上述实验后，该组同学还想知道物体受到液体的浮力与液体的密度是否有关．再给你提供一杯盐水，并利用已有的实验器材，请你帮他们设计一个实验进行探究．简要写出实验步骤及论证方法． （要用合适的符号表示测量的物理量）
（4）通过交流发现，利用上述第（3）题的探究，还可以测出盐水的密度．请你利用所测的物理量，写出盐水密度的表达式ρ_盐水=

ρ水(G-F2)

G-F1

．（设水的密度ρ_水已知）

Answer 1

分析：（1）物体所受浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关，要探究浮力和其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变；
（2）要探究物体受到液体的浮力与液体的密度是否有关，应控制物体排开液体的体积相同，改变液体的密度，分别利用称重法求出物体受到的浮力，然后相比较即可验证；
（3）要测量盐水的密度，可以根据浮力的计算公式F_浮=ρ_液V_排g得出ρ_液=

F浮

V排g

；浮力可以根据F_浮=G-F′得出，物体排开盐水的体积，可以让小石柱分别浸没在水和盐水中，排开盐水的体积就等于排开水的体积，根据F_浮=G-F_示求出小石柱浸没在水中受到的浮力，再根据V_排=

F浮

ρ水g

求出小石柱排开水的体积，也就是排开盐水的体积．

解答：解：
（1）由图B和图C实验可知，液体的密度相同，物体浸入液体的体积不同即排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，根据F_浮=G-F′可知，物体受到的浮力不同，故可得结论：物体受到的浮力大小跟排开液体的体积有关；
（2）要探究浸没在液体中的物体受到浮力的大小跟深度无关，应控制液体的密度和排开液体的体积相同，改变物体浸没在液体中的深度不同，故C、D两次实验符合；
（3）实验步骤：
①用弹簧测力计测出小石柱在空气中的重力G；
②将小石柱浸没在水中某一深度，读出弹簧测力计示数F₁；
③将小石柱浸没在盐水中某一深度，再次读出弹簧测力计示数F₂；
④根据称重法求出浮力，即F_浮1=G-F₁，F_浮2=G-F₂；
论证方法：
如果F_浮1=F_浮2，则说明物体受到的浮力大小与液体密度无关；
如果F_浮1≠F_浮2，则说明物体受到的浮力大小与液体密度有关；
（4）小石柱浸没在水中时排开水的体积V_排1=

G-F1

ρ水g

，
小石柱浸没在盐水中的排开盐水的体积V_排2=V_排1=

G-F1

ρ水g

，
小石柱浸没在盐水中的浮力F_浮2=G-F₂，
盐水的密度ρ=

G-F2

V排g

=

G-F2

G-F1 ρ水g g

=

ρ水(G-F2)

G-F1

．
故答案为：
（1）物体受到的浮力大小跟排开液体的体积有关；
（2）C、D；
（3）实验步骤：
①用弹簧测力计测出小石柱在空气中的重力G；
②将小石柱浸没在水中某一深度，读出弹簧测力计示数F₁；
③将小石柱浸没在盐水中某一深度，再次读出弹簧测力计示数F₂；
④根据称重法求出浮力，即F_浮1=G-F₁，F_浮2=G-F₂；
论证方法：
如果F_浮1=F_浮2，则说明物体受到的浮力大小与液体密度无关；
如果F_浮1≠F_浮2，则说明物体受到的浮力大小与液体密度有关；
（4）

ρ水(G-F2)

G-F1

．

点评：本题考查了探究浮力大小的实验，涉及到控制变量法和阿基米德原理的灵活运用，关键是称重法测浮力和知道物体完全浸没时排开液体的体积和本身的体积相等．