Question

20．小明利用彈簧測(cè)力計(jì)、物體A（重力為12N）、燒杯、水、鹽水、細(xì)線等器材做影響浮力大小因素的實(shí)驗(yàn)，如表是他記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	物體A的狀態(tài)	彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F/N
1	A的$\frac{1}{3}$體積浸在水中	10
2	A的$\frac{1}{2}$積浸在水中	9
3	A剛好浸沒在水中	6
4	A浸沒在水面下不同深度	6
5	A浸沒在鹽水中	5.4

（1）比較1、2、3次實(shí)驗(yàn)可知浮力的大小與排開液體的體積有關(guān)，分析第3、4次實(shí)驗(yàn)可知可知浮力的大小與浸沒在液體的深度無關(guān)．物體A浸沒在水中受到的浮力為6N．           
（2 ）比較4、5兩次實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)論是液體的密度．物體A浸沒在鹽水中受到的浮力為6.6N，鹽水的密度為1.1×10³kg/m³．
（3）小明又把物體A分別浸沒在密度已知的不同液體中進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，繪制出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F與液體密度ρ的關(guān)系曲線如圖所示，則F_b=12N，ρ_a=2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）由1、2、3次和4、5實(shí)驗(yàn)，根據(jù)F_浮=G-F，分析浮力的因素．
（2）比較4、5再次實(shí)驗(yàn)，找出相同量和不同量，分析得出結(jié)論；由第5次數(shù)據(jù)計(jì)算A浸沒在鹽水中受到的浮力，根據(jù)A浸沒在水中和鹽水中排開液體體積相等，由阿基米德原理計(jì)算鹽水密度；
（3）由圖象明確F_b、ρ_a坐標(biāo)含義解答．

解答 解：
（1）由表中1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，A排開水的體積逐漸增大，由稱量法測(cè)浮力F_浮=G-F，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不斷減小，說明物體A受到浮力不斷增大，即浮力與排開液體的體積有關(guān)；
由表中3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，A浸沒在水中，排開水的體積相等，浸入的深度不同，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，即浮力不變，即浮力與浸沒在液體的深度無關(guān)；
F_浮水=G-F₃=12N-6N=6N；
（2）由表中4、5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，A浸沒在水和鹽水中，排開液體的體積相同，彈簧測(cè)力的示數(shù)不同，說明A受到浮力不同，即浮力與液體的密度有關(guān)；
由表中第5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，A浸沒在鹽水中受到的浮力F_浮鹽=G-F₅=12N-5.4N=6.6N；
V_排鹽=V_排水，
根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可得，$\frac{{F}_{浮鹽}}{{ρ}_{鹽水}g}$=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$，
所以ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮鹽}}{{F}_{浮水}}$•ρ_水=$\frac{6.6N}{6N}$•ρ_水=1.1×10³kg/m³；
（3）由圖象，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F_b時(shí)，ρ_液=0，物體A未浸入液體中，即F_b=G=12N；
當(dāng)浸沒在密度為ρ_a的液體中時(shí)，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為0，即物體A懸浮，
所以ρ_a=ρ_A=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{G}{\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}•g}$=$\frac{G}{{F}_{浮水}}$•ρ_水=$\frac{12N}{6N}$•ρ_水=2×10³kg/m³．
故答案為：（1）排開液體的體積；浸沒在液體的深度；6；（2）液體的密度；6.6；1.1×10³；（3）12；2×10³．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究影響浮力大小因素的實(shí)驗(yàn)，考查了數(shù)據(jù)和圖象的分析能力，稱重法算浮力和阿基米德原理的應(yīng)用，注意控制變量法的使用．