Question

在探究“影响浮力大小的因素”时，某班同学猜想浮力大小可能与液体的密度、物体浸在液体中的深度以及物体排开液体的体积有关，设计了如图所示的实验．老师为同学们准备了以下实验器材：弹簧测力计、装有水的玻璃烧杯、装有酒精的玻璃烧杯、顶端带有挂钩的金属块、细线．

（1）甲同学把金属块浸入同种液体中，通过比较②③④可知，金属块的浮力______了，因此甲同学认为“物体浸在液体中越深，受到的浮力越大”； 乙同学通过比较④⑤可知，金属块浮力的大小不变，因此乙同学认为“浮力大小与物体浸在液体中的深度无关”． 请你分析甲、乙两同学的实验过程，你认为不正确的是______同学的观点，理由是______．
（2）通过以上分析可知，物体浸没前，浸入的越深，物体______越大，受到的浮力越大；浸没后，浸入的深浅不同，但所受浮力______．
（3）若选用的操作是⑤⑥，可探究浮力的大小与______的关系．实验结论是______．实验中他采用了______的研究方法．
（4）物体完全浸没在水中所受的浮力是______N；物体完全浸没在酒精中所受的浮力是______N．
（5）根据图中的实验数据，该金属块的密度是______kg/m³．（g取10N/kg）

Answer 1

解：（1）由图①知物体重力G=10N，图②中弹簧测力计的拉力为F₁=9N，所以浮力为F_浮1=G-F₁=10N-9N=1N；
图③中弹簧测力计的拉力为F₂=8N，所以浮力为F_浮2=G-F₂=10N-8N=2N；
图④中弹簧测力计的拉力为F₃=7N，所以浮力为F_浮3=G-F₃=10N-7N=3N；
通过比较②③④可知，金属块的浮力变大了；
在探究浮力的大小和物体浸在液体中深度的关系，一定要采用控制变量法控制液体的密度和物体排开液体的体积（等于物体浸入液体的体积）一定，甲同学是在物体没有浸没之前改变物体浸入深度的，物体深度增大，排开液体的体积也增大了，浮力增大就不一定是物体浸在液体的深度引起的；而乙同学则是在物体浸没之后改变浸入深度的，物体深度增大，排开液体的体积不变，弹簧测力计的示数不变，从而说明了浮力的大小和物体浸在液体中的深度无关；
（2）通过以上分析可知，物体浸没前，浸入的越深，物体排开水的体积越大，根据F_浮=ρ_液gV_排可知，液体密度不变，V_排越大，浮力越大；
浸没后，浸入的深浅不同，但液体密度和排开水的体积都不变，所以受浮力不变；
（3）若选用的操作是⑤⑥，控制排开液体的体积不变，改变液体密度，可探究浮力的大小与液体密度之间的关系；
由图可知，液体密度越大，弹簧测力计的示数越小，表示浮力越大，所以得出的结论是：在排开液体体积相同的情况下，液体密度越大，物体受的浮力越大；
（4）物体完全浸没在水中所受的浮力是F_浮4=G-F₄=10N-7N=3N；
物体完全浸没在酒精中所受的浮力是F_浮5=G-F₅=10N-7.6N=2.4N；
（5）物体完全浸没在水中所受的浮力F_浮4=3N，
∵F_浮=ρ_液gV_排
∴物体体积V=V_排===3×10^-4m³，
∵G=mg=ρVg
∴物体密度ρ_物==≈3.3×10³kg/m³．
故答案为：（1）变大；甲；甲同学在实验中，未控制物体浸入液体的体积不变；（2）排开水的体积；不变；（3）液体密度；在排开液体体积相同的情况下，液体密度越大，物体受的浮力越大；控制变量；（4）3；2.4；（5）3.3×10³．
分析：（1）此题采用称重法求物体受的浮力，根据图中物体重力和弹簧测力计的拉力求出每次实验中物体受的浮力大小，得出答案；
要探究物体所受浮力的大小和物体浸在液体中深度的关系，就要采用控制变量法控制液体的密度和物体排开液体的体积一定，最好的办法就是让同一个物体浸没在同种液体的不同深度处，测出浮力的大小，进行比较，得出结论；
（2）根据F_浮=ρ_液gV_排分析出答案；
（3）根据两次实验中的变化量和不变量，采用控制变量法做出分析，得出结论；
（4）采用称重法求物体受的浮力；
（5）根据物体完全浸没在水中所受的浮力求出物体的体积，再根据G=mg=ρVg求出物体的密度．
点评：点评：本题考查了学生对影响浮力大小因素的实验和浮力、密度计算公式的理解和掌握，关键是称重法测浮力的理解与应用．