Question

4．小明在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时，做了以下实验：

（1）①由（b）、（c）得物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关．
②要探究物体所受浮力的大小与物体排开液体的密度有关应选择cd两图．
③小明在实验过程的中发现浮力的实验也可以用来测量物体的密度：
A．利用弹簧测力计测出物体的重力G_物B．将物体放入水（ρ_水）并完全浸没，测出此时的浮力F_浮，物体的密度表达式为$\frac{{G}_{物}}{{F}_{浮}}$ρ_水（用G_物、F_物和ρ_水来表达）
（2）根据上面实验的启发小明利用家里的电子秤、玻璃杯、木块、水、牙签，他们利用调好的电子秤进行了以下如图2所示的操作：小明利用这些数据可计算出木块的密度0.5g/cm³，爱思考的小杨却提出了不同的看法，她认为软木块浸入水中后会吸水，所以小李测得的木块密度应该比真实值偏大（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

分析 （1）①②根据控制变量法找到不变量的量和变化的量，分析浮力大小与变化量的关系；
dan知道物体的重力和浸没在水中时弹簧测力计的示数，根据称重法求出物体在水中受到的浮力，根据阿基米德原理求出物体排开水的体积即为物体的体积，根据ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$求出物体的密度．
（2）将烧杯、水、木块视为一个整体，m_B-m_A即为木块的质量（m_B表示图B中电子秤的示数，以下类似），m_c-m_A为木块被压浸没时排开水的质量，由此求出木块的体积，根据密度公式可以求出木块的密度；考虑木块的吸水性（不考虑木块吸水膨胀），在图C实验时，测出的质量偏小，故求出的物体体积偏小，测出的木块密度偏大．

解答 解：
（1）①由图b、c所示实验可知，物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同，物体受到的浮力不同，由此可知，在液体密度相同的情况下，物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关；
②要探究物体所受浮力的大小与物体排开液体的密度有关，应控制物体排开的液体的体积不变，改变密度，故选（c）（d）两图；
③小石块在水中受到的浮力为F_浮，因石块浸没时排开水的体积和自身的体积相等，
所以，由F_浮=ρgV_排可得，石块的体积：V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$，
小石块的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{{G}_{物}}{\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{G}_{物}}{{F}_{浮}}$ρ_水．
（2）将烧杯、水、木块视为一个整体，木块的质量m_木=m_B-m_A=140g-100g=40g；
木块全部浸入水中时，排开的水的质量为：m_排=m_C-m_A=180g-100g=80g；
由ρ=$\frac{m}{V}$得：木块的体积即木块排开的水的体积为：V=$\frac{{m}_{排}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{80g}{1g/c{m}^{3}}$=80cm³；
木块的密度为：ρ_木=$\frac{{m}_{木}}{V}$=$\frac{40g}{80c{m}^{3}}$=0.5g/cm³，
考虑木块的吸水性（不考虑木块膨胀），木块吸水后浸没时排开水的质量保持不变，而玻璃杯及水（减小）的总质量减小，所以，C图中电子秤的示数偏小，故求出的木块的体积偏小；而根据图A、C求出的木块的质量不受影响，根据ρ=$\frac{m}{V}$，小明测得的木块密度应该比真实值偏大．
故答案为：（1）①体积；②cd；③$\frac{{G}_{物}}{{F}_{浮}}$ρ_水；（2）0.5；偏大．

点评 本题是探究影响浮力大小因素的实验，考查了对实验现象的分析及称重法求浮力公式的应用，要注意控制变量法的应用．