Question

12．小明同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如图甲所示的实验．请你根据小明的实验探究回答下列问题．
（1）BCDE四种情况下，B图中金属块所受到的浮力最小．
（2）做B、C两次实验，是为了探究浮力大小与排开液体体积的关系．
（3）做C、D两次实验，是为了探究浮力的大小与物体浸没深度是否有关．
（4）在小明实验的基础上，根据有关实验数据，可以计算出盐水的密度为1.2×10³kg/m³．
（5）小明用所学的浮力知识自制了“密度计”：选择一根饮料吸管，在其下端加适当的配重后封闭，使其能竖直漂浮在液面中．若放入水中，水面在管的A点处；放入另一种液体中，液面在B点处（如图乙）．
①“密度计”上刻度A、B可分别表示的液体密度，则ρ_液＞ρ_水（选填“＞”、“＜”或“=”）．
②为了使简易密度计上两条刻度线之间的距离大一些，以使测量结果更精确，你的改进方法是换更细的吸管．

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）分析BC所示实验，根据实验所控制的变量与实验现象，得出结论；
（3）探究物体受到的浮力与物体浸没深度是否有关，应控制液体密度相等而物体浸没深度不同，分析图示实验情景即可正确解题；
（4）根据称重法求出物体的所受的浮力，在根据浮力的计算公式求出物体的体积，根据称重法求出物体在盐水中的所受的浮力，最后根据F_浮=ρgV_排公式变形求出盐水的密度；
（5）①密度计的质量一定，在液体中受力平衡，受到的浮力总是等于重力，被测液体的密度越大，排开液体的体积越小，浸入液体部分也越小，据此可以分析密度计的刻度由上至下数值逐渐增大；
②为了使测量结果更准确，使密度计上两条刻度线之间的距离大一些，因为△V=sh，所以可知减小S，即可使h变大，据此设计即可．

解答 解：
（1）物体浸入液体中，物体的重力=浮力+拉力，物体受到的浮力越小，弹簧测力计的示数越大，由图示实验数据可知，B图中金属块受到的浮力最小；
（2）由图CD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，CD两次实验，是为了探究物体所受浮力大小与排开液体体积有关；
（3）由图BC所示实验可知，金属块排开液体的密度都相同，只有物体浸没深度不同，因此该实验是为了探究浮力大小与物体浸没深度是否有关；
（4）物体浸没在水中所受浮力大小为8N-6N=2N，
根据公式F_浮=ρgV_排得：
V_排水=V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³，
物体浸没在盐水中所受浮力大小为${F}_{浮}^{′}$=8N-5.6N=2.4N，
因为都是浸没，所以V_排水=V_排盐水=2×10^-4m³，
根据公式${F}_{浮}^{′}$=ρ_盐水gV_排盐水得：
ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排盐水}}$=$\frac{2.4N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³；
（5）①密度计是漂浮在液体中，所受浮力等于本身的重力，保持不变，如果液体的密度越大，则密度计浸入液体中的体积越小，即越往上浮，则露出液面部分的长度越长；所以密度计的刻度是越往下值越大；故ρ_液＞ρ_水；
②因为△V=sh，所以使h变大，应减小S即可，具体做法是：用更细的吸管．
故答案为：（1）B；（2）排开液体体积；（3）C、D；（4）1.2×10³；（5）①＞；②换更细的吸管．

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，应用控制变量法是正确解题的关键．