Question

12．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．实验数据记录在下表中．

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）	排开液体体积V排（cm3）
水 ρ水=1.0g/cm3	1	2	1.5		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）分析表中数据，实验所用物体的重力为2N，第一次实验中物体所受的浮力F_浮=0.5N；
（2）分析比较实验序号1、2和3（或4、5和6）可初步得出结论：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；分析比较实验序号1、4或者2、5或者3、6，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）请你计算出第一次实验中物体排开水受到的重力G_排=0.5N．通过比较每次实验中物体受到的浮力和它排开液体的重力的关系，还可以验证阿基米德原理；
（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0.5N，他就在0.5N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．

Answer 1

分析 （1）由表格可知物体的重力，根据称重法求出第一次实验中物体所受的浮力；
（2）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m=ρV和G=mg求出物体排开水受到的重力，比较排开水的重力和受到的浮力即可验证阿基米德原理．
（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．

解答 解：
（1）分析表中数据可知，实验所用物体的重力为2N；
第一次实验中物体所受的浮力F_浮=G-F′=2N-1.5N=0.5N．
（2）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）第一次实验中物体排开水受到的重力：
G_排=m_排g=ρV_排g=1.0×10³kg/m³×50×10^-6m³×10N/kg=0.5N，
因F_浮=G_排=0.5N，所以可以验证阿基米德原理．
（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
因为两者排开液体的体积相等，
所以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．
故答案为：（1）2；0.5N；（2）越大；1、4或者2、5或者3、6；（3）0.5；阿基米德；（4）小；0.7．

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．