Question

5．某興趣小組利用同一物體“探究浮力大小等于什么？”的實驗，過程如圖所示．

（1）利用水進行探究記錄的實驗數(shù)據(jù)如表，請將表中空缺的數(shù)據(jù)補充完整．

實驗過程	彈簧測力計的示數(shù)F/N	排開液體的體積V/cm3	排開液體的重力G/N	物體所受的浮力F/N
A	4	0	0	0
B	3.5	50	0.5
C		100	1	1
D	3	100	1	1

（2）當測力計吊著物體，從接觸水面開始緩慢完全浸入水中，到與底部剛好接觸的過程中，能正確表示物體所受浮力F與浸入水中深度h關系的圖象是C；

（3）利用另一種液體進行實驗（如圖E所示）．
（4）分析實驗數(shù)據(jù)可知，物體所受浮力大小與液體密度和排開液體的體積有關，與浸入的深度無關；其大小等于排開液體的重力．
（5）實驗結束后，他們又發(fā)現(xiàn)該實驗不僅能測出物體的密度，還可以測出E圖中液體的密度，請你幫他們完成，該實驗所用物體的密度是4×10³kg/m³；E圖所用液體的密度是1.2×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）圖甲A中，彈簧測力計在空氣中測量的是物體的重力；根據(jù)稱重法求出物體受到的浮力，即物體受到的浮力等于物體的重力減去浸入液體時彈簧測力計的示數(shù)；
（2）當物體慢慢浸入水中時，完全浸沒前，由于排開水的體積增大，受到的浮力增大，當物體完全浸沒后，深度增大，排開水的體積不變，浮力不變；
（4）浮力與排開液體的體積和液體密度有關，由表中數(shù)據(jù)，運用控制變量法分析；根據(jù)表格中數(shù)據(jù)進行分析，得出浮力大小等于物體排開液體的重力；
（5）由AC圖可知物體的體積，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$計算物體密度；
由AE兩圖可求物體受到另一液體的浮力，根據(jù)F_浮=ρgV_排求出所用液體的密度．

解答 解：
（1）圖甲A中，物重即為彈簧測力計的示數(shù)，即G=4N；B中彈簧測力計的示數(shù)為3.5N，則物體受到的浮力F_浮B=G-F_B′=4N-3.5N=0.5N；
C中物體受到的浮力為1N，則此時彈簧測力計的示數(shù)F_C′=G-F_浮C=4N-1N=3N，如下表所示：

實驗過程	彈簧測力計的示數(shù)F（N）	排開液體的體積V（cm3）	排開液體的重力G（N）	物體所受的浮力F（N）
A	4	0	0	0
B	3.5	50	0.5	0.5
C	3	100	1	1
D	3	100	1	1

（2）在完全浸沒前，隨著深度的增加，受到的浮力增大；完全浸沒后，深度增加，但浮力不變，所以C正確；
（4）同表中ABC三次實驗可知，都是水，液體密度相同，排開水的體積越大，物體受到浮力越大；
由DE兩次實驗可知，物體分別浸沒在水和另一液體中，從實驗彈簧測力計示數(shù)可知兩次浮力不同，即說明浮力與液體的密度有關；
由表中CD兩次實驗，物體排開水的體積相同，浸入水的深度不同，但浮力相同，說明浮力與物體浸沒的深度無關；
由表格中數(shù)據(jù)知，浸在液體中的物體受到的浮力等于物體排開液體的重力．
（5）由AC兩圖可知物體的體積V=600cm³-500cm³=100cm³=1×10^-4m³，
物體重力G=4N，
所以物體的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{4N}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=4×10³kg/m³；
由圖AE可知，物體受到另一液體的浮力：F_浮液=F_A-F_E=4N-2.8N=1.2N，
根據(jù)F_浮=ρ_液V_排g，
另一種液體的密度：ρ_液=$\frac{{F}_{浮液}}{Vg}$=$\frac{1.2N}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10³kg/m³．
故答案為：（1）見上表；
（2）C；
（4）液體密度；排開液體的體積；浸入的深度；排開液體的重力；
（5）4×10³；1.2×10³．

點評 本題是浮力和深度關系的探究實驗，涉及到了二力平衡條件的應用、稱重法求浮力、密度的計算和分析實驗數(shù)據(jù)得出結論等，在計算液體密度時要注意物體完全浸沒時排開液體的體積和本身的體積相等．