Question

5．如图甲是“探究浮力大小”的实验过程示意图．

（1）实验步骤A和E可以测出物块排开的水所受重力G_排，步骤D和B可以测出物块浸没在水中受到的浮力F_浮，比较F_浮与G_排，可以得到浮力的大下坡跟物体排开水所受重力的关系．
（2）图乙是物块缓慢浸入水中时，弹簧测力计示数F随浸入深度h变化的关系图象，分析图象，可得关于浮力大小的初步结论：
①物块浸没前：物体排开的液体体积越大，物块所受的浮力越大．
②物块浸没后，所受的浮力大小与浸入深度无关．
③物体的密度为2.5×10³kg/m³．（g取=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）实验中先测物块的重力和空桶的重力，然后再把物块没入水中，测出物块受到的浮力，最后再测出桶和溢出水的重力；
（2）乙图中从浸入深度0-4cm过程，物体逐渐浸入水中，浸入深度4-12cm物体已全部浸入了水中，所以弹簧测力计的示数应读随h的增大F不变的一段的示数，利用称重法可计算出此时物体所受的浮力；从而分析在物体浸没前后浮力与排开液体的体积关系；
由物体浸没时的浮力计算物体的体积，由密度公式计算物体的密度．

解答 解：
（1）图甲中，由A可知空桶的重力为1N，由E可知排开水和桶的总重为2.2N，则G_排=G_总-G_桶=2.2N-1N=1.2N；
由B可知物体的重力为3N，由D可知物体浸在水中时的拉力为1.8N，则F_浮=G-F=3N-1.8N=1.2N；
比较F_浮与G_排可得，浮力大小跟物体排开的水所受重力大小相等．
（2）①物体未浸入水中时h=0，从图乙可读出此时弹簧测力计的示数等于物体的重力G=3N．在未完全浸入时弹簧测力计的示数逐渐减小，则浮力逐渐增大由图知物体浸入水中位置时弹簧测力计的示数为1.8N，所以物体所受的浮力F_浮=3N-1.8N=1.2N；物块浸没前，物体排开的液体体积越大，物块所受的浮力越大；
②由图可知弹簧测力计的示数有一段随h的增大而不变（浸没后），故可得出：浸没在液体中的物体所受浮力大小与它所处深度无关．
③物体浸没时浮力为1.2N，由F_浮=ρ_液V_排g得：
V_物=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水g}}$=$\frac{1.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10^-4m³，
所以物体密度：
ρ_物=$\frac{{m}_{物}}{{V}_{物}}$=$\frac{{G}_{物}}{{V}_{物}g}$=$\frac{3N}{1.2×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10³kg/m³．
故答案为：（1）E；B；（2）①物体排开的液体体积越大；②浸入深度；③2.5×10³kg/m³．

点评 本题是探究阿基米德原理的实验，考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力和阿基米德原理公式及密度公式的应用，属于中等题．