Question

9．小明利用实验探究浮力大小和哪些因素有关系．他把金属块挂在弹簧测力计上，将它分别浸入水和酒精中的不同位置，如图所示．（酒精密度0.8×10³千克/米³）
（1）上述四种情况，甲图中金属块所受到的浮力最小．
（2）做丙、丁两次实验，是为了探究浮力大小与液体密度有关．
（3）做乙、丙两次实验，是为了探究金属块浸没在液体中时，受到的浮力与深度无关．
（4）金属块的重力是5N．
（5）金属块的密度是5克/厘米³．

Answer 1

分析 （1）金属块在液体中受到重力、浮力和弹簧测力计拉力的作用，在数值上重力=浮力+拉力，则F_浮=G-F，重力相同，拉力越大，则浮力越小；
（2）要注意观察丙、丁浮力的大小变化是由哪个因素的变化引起的．
（3）探究浮力与浸没的深度的关系，要控制液体种类、排开液体体积相同；
（4）根据F_浮=G-F_拉，以及F_浮=ρ_液gV_排，列出等式，联立求得重力G和体积V．
（5）根据物体完全浸没时物体的体积等于其排开液体的体积，由G=mg得m=$\frac{G}{g}$，从而由物体的重力计算出物体的质量，根据公式ρ=$\frac{m}{V}$计算出物体的密度．

解答 解：（1）因为在数值上重力=浮力+拉力，所以受到的浮力最小，弹簧测力计的示数最大，应该是甲图．
（2）丙、丁两次实验，金属块排开液体的体积和浸没的深度都相同，只有液体的密度不同，因此是探究浮力与液体密度的关系；
（3）探究浮力与深度的关系时，根据控制变量法的思想，应控制液体种类和排开液体的体积相同，只改变浸没的深度，符合条件的只有乙、丙，数据显示浮力与浸没的深度无关．
（4）由乙图或丙图可知，F_拉水=4N，
则F_浮水=G-F_拉水=G-4N，
由丁图可知，F_拉酒精=4.2N，
则F_浮酒精=G-F_拉酒精=G-4.2N，
由F_浮=ρ_液gV_排，可得
ρ_水gV_排水=G-4N----①
ρ_酒精gV_排酒精=G-4.2N----①
由①②联立解得G=5N，V_排水=V_排酒精=1×10^-4m³，
（5）因为G=5N，由G=mg得，
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{5N}{10N/kg}$=0.5kg，
因为物体都是浸没，所以V_物=V_排水=V_排酒精=1×10^-4m³，
则ρ_物=$\frac{m}{{V}_{物}}$=$\frac{0.5kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=5×10³kg/m³=5g/cm³．
故答案为：（1）甲；（2）液体密度；（3）乙、丙；（4）5N；（5）5g/cm³．

点评 此题主要是探究影响浮力大小的因素，实验表明，浸在液体中的物体受到浮力的作用，浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关，此题还涉及到浮力的计算，、重力的计算，密度的计算等，其中（4）求金属块的重力是此题的难点．