Question

4．如圖甲是“探究浮力大小”的實驗過程示意圖．

（1）實驗步驟B和D可以測出物塊浸沒在水中時受到的浮力F_浮，步驟A和E可以測出物塊排開的水的所受重力G_排；比較F_浮與G_排，可以得到浮力的大小跟物塊排開的水所受重力的關(guān)系．
（2）圖乙是物塊緩慢浸入水中時，彈簧測力計示數(shù)F隨浸入深度h的變化關(guān)系圖象，分析圖象可得出關(guān)于浮力大小的初步結(jié)論：物體未浸沒水中前，排開水的體積越大，所受的浮力越大．
（3）此物塊的密度是2.5g/cm³．

Answer 1

分析 （1）要先測物塊的重力和空桶的重力，然后再把物塊沒入水中，測出物塊受到的浮力，最后再測出桶和溢出水的重力；分析幾步實驗的相同因素和不同因素，就可知道這幾步是探究哪個因素對浮力的影響，并根據(jù)測力計示數(shù)計算出每步浮力的大小，從而得出結(jié)論．
（2）乙圖中物體已全部浸入了水中，所以彈簧測力計的示數(shù)應(yīng)讀隨h的增大F不變的一段的示數(shù)，利用稱重法可計算出此時物體所受的浮力；
（3）由阿基米德原理求出排開液體的體積，再利用重力、密度的變形公式求出物塊的密度．

解答 解：
（1）由B可知物體的重力為3N，由D可知物體浸在水中時的拉力為1.8N，則F_浮=G-F=3N-1.8N=1.2N；
由A可知空桶的重力為1N，由D可知水和桶的總重為2.2N，則G_排=G_總-G_桶=2.2N-1N=1.2N；
比較F_浮與G_排可得，浮力大小跟物體排開的水所受重力大小相等．
（2）物體未浸入水中時h=0，從圖乙可讀出此時彈簧測力計的示數(shù)等于物體的重力G=3N．在未完全浸入時彈簧測力計的示數(shù)逐漸減小，則浮力逐漸增大由圖知物體浸入水中位置時彈簧測力計的示數(shù)為1.8N，所以物體所受的浮力F_浮=3N-1.8N=1.2N；物塊浸沒前，物體排開的液體體積越大，物塊所受的浮力越大；
（3）從圖B可讀出此時彈簧測力計的示數(shù)等于物體的重力G=3N．在未完全浸入時彈簧測力計的示數(shù)逐漸減小，則浮力逐漸增大由圖D知物體浸入水中位置時彈簧測力計的示數(shù)為1.8N，所以物體所受的浮力F_浮=3N-1.8N=1.2N；由阿基米德原理F_浮=ρ_液V_排g得：
V_物=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$；
ρ_物=$\frac{m}{{V}_{物}}$=$\frac{\frac{G}{g}}{{V}_{物}}$=$\frac{\frac{G}{g}}{\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}}$=$\frac{{ρ}_{水}G}{{F}_{浮}}$=$\frac{3N×1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{1.2N}$=2.5×10³kg/m³=2.5g/cm³．
故答案為：（1）D；E；（2）排開水的體積；（3）2.5．

點評 本題是探究阿基米德原理的實驗，考查學(xué)生結(jié)合圖象對所學(xué)知識進行綜合分析的能力，難度較大．