Question

12．小明用如圖所示裝置探究浮力的相關(guān)知識(shí)，細(xì)線的體積、重力及滑輪摩擦不計(jì)．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．用測(cè)力計(jì)測(cè)出長(zhǎng)方體空心塑料塊的重力；
B．在底部固定有滑輪的容器中裝適量的水；
C．用一根細(xì)線穿過(guò)滑輪將塑料塊與測(cè)力計(jì)連接起來(lái)；
D．往容器中注水，待水面平靜時(shí)記錄塑料塊底部所處的深度及測(cè)力計(jì)的示數(shù)；
E．多次重復(fù)步驟D的實(shí)驗(yàn)操作．
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表：

塑料塊底部所處深度（cm）	2	3	4	5	6	7	8
測(cè)力計(jì)示數(shù)（N）	0	0.25	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
浮力（N）	0.6	0.85	1	1	1	1	1

（1）此實(shí)驗(yàn)中滑輪的作用是改變力的方向．
（2）本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)量拉力間接測(cè)出浮力，以下測(cè)量方法與之不同的是C．
A．用測(cè)力計(jì)測(cè)量物體受到的重力
B．用測(cè)力計(jì)測(cè)量水平面上勻速直線運(yùn)動(dòng)物體受到的摩擦力
C．用量筒測(cè)量液體的體積
（3）分析前三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，塑料塊所受到的浮力大小與排開(kāi)液體的體積有關(guān)；分析后五組數(shù)據(jù)可知，塑料塊所受浮力大小與深度無(wú)關(guān)．
（4）塑料塊的重力為0.6N，塑料塊的平均密度為0.6×10³kg/m³．（g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）定滑輪能改變力的方向；
（2）物理量的測(cè)量中，一些可以直接用測(cè)量?jī)x器測(cè)量；有一些不能由測(cè)量?jī)x器直接測(cè)出，但可以測(cè)量另外的量，通過(guò)計(jì)算得出；
（3）影響浮力大小的因素是物體排開(kāi)液體的體積和密度，當(dāng)研究浮力大小與深度的關(guān)系時(shí)，要控制物體排開(kāi)液體的體積和密度保持不變，只改變深度的大小，故應(yīng)從第3列數(shù)據(jù)開(kāi)始分析；
（4）根據(jù)F_浮=G-F求出在水中的浮力，再根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出排開(kāi)水的體積，即在液體中排開(kāi)液體的體積，再根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排求出液體密度．

解答 解：
（1）塑料塊受到的拉力方向豎直向下，但通過(guò)定滑輪的作用，豎直向上用力就能起到同樣的效果，所以，實(shí)驗(yàn)中定滑輪的作用是改變力的方向；
（2）塑料塊受到豎直向下的重力G、拉力T和豎直向上的浮力F_浮作用，在這三個(gè)力的作用下，塑料塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以F_浮=G+T，塑料塊受到的浮力是通過(guò)測(cè)出的拉力T和物體本身的重力G求出來(lái)的，即通過(guò)測(cè)量拉力間接測(cè)出浮力．
a、重力是不能直接測(cè)量的，根據(jù)二力平衡條件，通過(guò)測(cè)量物體質(zhì)量的大小間接測(cè)出重力的大小，屬于間接測(cè)量；
b、水平面上勻速直線運(yùn)動(dòng)物體受到的摩擦力不能直接測(cè)量，根據(jù)二力平衡，此時(shí)物體受到的摩擦力大小等于物體受到的拉力，通過(guò)測(cè)量拉力的大小間接測(cè)出了摩擦力的大小，屬于間接測(cè)量；
c、用量筒測(cè)量液體的體積，是直接測(cè)量出來(lái)，與間接測(cè)量不同；
故選C；
（3）塑料塊底部所處深度分別為2cm、3cm、4cm時(shí)，物體排開(kāi)液體的體積逐漸增大，浮力變大，故浮力大小與物體排開(kāi)的液體的體積有關(guān)；從所處深度為4cm開(kāi)始，物體排開(kāi)水的體積都等于物體自身的體積保持不變，從表中數(shù)據(jù)可知，塑料塊受到的浮力與所處深度無(wú)關(guān)．
（4）當(dāng)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0N時(shí)，塑料塊漂浮，浮力和重力相等，此時(shí)浮力為0.6N，故塑料塊的重力為0.6N；
塑料塊的質(zhì)量為：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{0.6N}{10N/kg}$=0.06kg；
在水中的浮力F_浮′=1N，由F_浮=ρ_水gV_排可得，物體排開(kāi)水的體積即物體的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1×1{0}^{3}g/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
塑料塊的密度：
ρ_塑料=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.06kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.6×10³kg/m³．
故答案為：（1）改變力的方向；（2）C；（3）排開(kāi)液體的體積；與深度；（4）0.6；0.6×10³．

點(diǎn)評(píng) 本題探究浮力大小與深度的關(guān)系，涉及定滑輪特點(diǎn)、力的平衡、控制變量法等知識(shí)，并考查了直接測(cè)量和間接測(cè)量的不同．