Question

13．為了探究浮力的相關(guān)規(guī)律，小明進(jìn)行了如下探究：

（1）比較abcd四幅圖，可知浮力大小等于物體排開液體所受的重力；
（2）比較圖c與圖e可得到的結(jié)論是浮力的大小與排開液體的密度有關(guān)；
（3）圖f中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.2N，圖b中物體的密度為4×10³kg/m³；圖e中鹽水的密度為1.2×10³kg/m³；
（4）d圖中桶底受到的壓強(qiáng)p₁與f圖中桶底受到的壓強(qiáng)p₂之比為p₁：p₂=5：6．

Answer 1

分析 （1）物體重力與物體浸沒在液體中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物體拉力之差是物體受到的浮力；桶與液體總重力與空桶的重力之差是物體排開液體的重力；比較實(shí)驗(yàn)中的結(jié)果得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
（2）根據(jù)控制變量法的要求分析圖示實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)控制的變量與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論．
（3）由圖示中力的大小關(guān)系，結(jié)合阿基米德原理可得出f的示數(shù)；根據(jù)浮力公式求出物體的體積，然后應(yīng)用密度公式求出物體的密度，應(yīng)用浮力公式求出鹽水的密度．
（4）根據(jù)p=ρ_液gh判斷壓強(qiáng)的大小．

解答 解：（1）合理的實(shí)驗(yàn)順序是：測(cè)出空桶所受的重力；測(cè)出實(shí)心合金塊所受的重力；
把合金塊浸沒在裝滿水的溢水杯中，測(cè)出合金塊所受的浮力，收集合金塊排開的水；測(cè)出桶和排開的水所受的重力；
由圖bc所示可知，物體受到的浮力：F_浮=G-F=4N-3N=1N，
由圖ad所示可知，物體排開液體的重力：G_排水=G_桶和水-G_空桶=2N-1N=1N，
由圖示abcd所示實(shí)驗(yàn)可知：浮力大小等于物體排開液體所受的重力；
（2）由圖c、e所示實(shí)驗(yàn)可知，物體排開液體的體積相同而排開液體的密度不同，物體受到的浮力不同，由此可知，物體受到的浮力與排開液體的密度有關(guān)．
（3）由圖be可知，在鹽水中，物體所受浮力為4N-2.8N=1.2N，則排開鹽水的重力也應(yīng)該是1.2N，
所以圖f中測(cè)力計(jì)的示數(shù)應(yīng)該是1N+1.2N=2.2N；
由G=mg可知，物體的重力：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4N}{10N/kg}$=0.4kg，
物體完全浸沒在水中受到的浮力：F_浮=ρ_水gV，
物體的體積：V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
物體的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.4kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³；
由圖b、e所示實(shí)驗(yàn)可知，物體完全浸沒在鹽水中所受浮力：F_浮′=4N-2.8N=1.2N；
由浮力公式F_浮=ρ_液gV可知，鹽水的密度：ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}′}{gV}$=$\frac{1.2N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
（4）根據(jù)題意，由p=ρgh得，d與f排出液體的體積相同，所以液體的深度相同，
則p₁：p₂=$\frac{{ρ}_{水}gh}{{ρ}_{鹽水}gh}$=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{鹽水}}$=$\frac{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{1.2×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=5：6．
故答案為：（1）abcd；（2）浮力的大小與排開液體的密度有關(guān)；（3）2.2N；4×10³kg/m³；1.2×10³kg/m³；（4）5：6．

點(diǎn)評(píng) 熟練掌握阿基米德原理實(shí)驗(yàn)的相關(guān)步驟，搞清各個(gè)量之間的關(guān)系，再熟練運(yùn)用浮力公式、液體壓強(qiáng)公式等進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，是解答本題的關(guān)鍵，有一定難度．