Question

3．徐亮同学在“探究影响浮力大小的因素”的实验中，在弹簧测力计下悬挂一圆柱体，当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降，直到与烧杯底接触为止，如图甲所示．

（1）圆柱体的重力G=6N；圆柱体浸没在水中后所受浮力F_浮=5N；
（2）比较b、c两图可得：浸在同一种液体中的物体受到浮力的大小跟物体排开液体的体积有关；
（3）比较c、d两图可得：当圆柱体浸没在水中继续下沉的过程中，受到的浮力不变；
（4）徐亮完成如图甲所示的实验后，把水换成另一种液体重复上述实验，根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计示数F与物体下降高度h的F-h图象．那么物体浸没在这种液体中受到的浮力 F_浮′=4N．实验表明，浸在液体里的物体受到的浮力大小还跟液体的密度有关．另一种液体的密度ρ_液=0.8×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根据图a得出物体的重力大小；由图c及a根据F浮=G-F得出所受浮力的大小；
（2）比较b、c两图的不同点，得出浮力大小与物体排开液体体积的关系；
（3）根据浮力大小与排开液体体积的关系得出结论；
（4）根据物体完全浸没时测力计的示数及其重力求出浮力；根据物体在两种液体中排开液体的体积不变得出液体的密度．

解答 解：（1）由a知，G=6N；由c知，圆柱体浸没在水中后所受浮力F_浮=G-F=6N-1N=5N；
（2）（b）、（c）两图，液体的密度相同，排开液体的体积不同，测力计的示数不同，可知浸在同一种液体中的物体受到浮力的大小跟物体浸入液体的体积（物体排开液体的体积）有关；
（3）c、d两图，圆柱体完全浸没，下沉过程中，测力计的示数不变，即所受浮力不变；
（4）由图乙知，物体完全浸没时测力计的示数为2N，则F_浮′=G-F′=6N-2N=4N；
由实验知，浸在液体里的物体受到的浮力大小还根据液体的密度有关；由F_浮=ρ_液gV_排得，V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{液}g}$，
则$\frac{5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=$\frac{4N}{{ρ}_{液}×10N/kg}$，解得：ρ_液=0.8×10³kg/m³．
故答案为：（1）6；5；（2）物体排开液体的体积；（3）c、d；（4）4；液体的密度；0.8×10³．

点评 此题是探究影响浮力大小的因素实验，考查了学生分析图象和数据的能力，注意分析问题过程中控制变量法的应用，同时要熟练掌握密度公式及阿基米德原理公式，做到灵活应用．