Question

20．王剛同學在探究影響浮力大小的因素時，做了如圖所示的實驗，請你根據王剛的實驗探究回答以下問題．

（1）根據A與D兩圖所標的實驗數(shù)據，可知物體浸沒在水中所受的浮力為2N．在D和E兩圖中，保持了排開液體的體積不變，研究浮力與液體的密度的關系．
（2）實驗中發(fā)現(xiàn)浮力的大小有時與深度有關，有時與深度又無關．浸沒前，浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關．
（3）在王剛實驗的基礎上，根據有關實驗數(shù)據，可以計算出鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根據稱重法可知，物體受到的浮力等于物體的重力減去浸在液體中彈簧測力計的示數(shù)；
分析圖A、D、E可知，排開液體的體積相同，液體的密度不同，彈簧測力計的示數(shù)不同，受到的浮力不同，說明浮力大小與排開液體的密度有關；
（2）根據公式F_浮=ρ_液gV_排分析浮力與V排的關系；
（3）根據F_浮=G-F計算出在水中和鹽水中受到的浮力，根據V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$計算出物體的體積，根據ρ_液=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{g{V}_{排}}$計算出鹽水的密度；
或根據在水中和在鹽水中排開液體的體積相等列出關系式求出鹽水的密度．

解答 解：（1）分析圖A、D可知，物體浸沒在水中，浮力F_浮水=G-F=8N-6N=2N；
圖D和圖E中物體排開液體的體積相同，液體的密度不同，彈簧測力計的示數(shù)不同，說明浮力的大小與液體的密度有關；
（2）由F_浮=ρ_液gV_排得，浮力的大小隨著排開水的體積的增大而增大，當物體完全浸沒在水中后排開水的體積相同，浮力的大小與深度無關；
（3）由AE知，浸沒在鹽水中時的浮力F_浮鹽水=8N-5.6N=2.4N；
由題意知，在水和鹽水中排開液體的體積相等，則：$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{F}_{浮鹽水}}{{ρ}_{鹽水}g}$，
代入數(shù)據得：$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=$\frac{2.4N}{{ρ}_{鹽水}×10N/kg}$，
解得：ρ_鹽水=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）2；液體密度；（2）增大；無關；（3）1.2×10³．

點評 此題是探究影響浮力大小的因素實驗，考查了影響浮力的因素及控制變量法的應用，同時考查了有關浮力公式的應用，在（3）中確定V_排相等是解決此題的關鍵．