Question

（2012?湛江）在探究“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，一組同學(xué)用量程符合實(shí)驗(yàn)要求的彈簧測力計(jì)一個(gè)、大燒杯盛有足夠深的水、一個(gè)小石柱，對浸在水中的物體所受的浮力進(jìn)行了探究．實(shí)驗(yàn)過程如圖所示．
（1）由圖B和圖C的探究，可以得出的結(jié)論是：

物體受到的浮力大小跟排開液體的體積有關(guān)

．
（2）對比分析

C、D

（填字母）兩次實(shí)驗(yàn)，說明浸沒在液體中的物體受到浮力的大小跟深度無關(guān)．
（3）完成上述實(shí)驗(yàn)后，該組同學(xué)還想知道物體受到液體的浮力與液體的密度是否有關(guān)．再給你提供一杯鹽水，并利用已有的實(shí)驗(yàn)器材，請你幫他們設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究．簡要寫出實(shí)驗(yàn)步驟及論證方法． （要用合適的符號表示測量的物理量）
（4）通過交流發(fā)現(xiàn)，利用上述第（3）題的探究，還可以測出鹽水的密度．請你利用所測的物理量，寫出鹽水密度的表達(dá)式ρ_鹽水=

ρ水(G-F2)

G-F1

．（設(shè)水的密度ρ_水已知）

Answer 1

分析：（1）物體所受浮力的大小與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān)，要探究浮力和其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，要控制另外一個(gè)因素不變；
（2）要探究物體受到液體的浮力與液體的密度是否有關(guān)，應(yīng)控制物體排開液體的體積相同，改變液體的密度，分別利用稱重法求出物體受到的浮力，然后相比較即可驗(yàn)證；
（3）要測量鹽水的密度，可以根據(jù)浮力的計(jì)算公式F_浮=ρ_液V_排g得出ρ_液=

F浮

V排g

；浮力可以根據(jù)F_浮=G-F′得出，物體排開鹽水的體積，可以讓小石柱分別浸沒在水和鹽水中，排開鹽水的體積就等于排開水的體積，根據(jù)F_浮=G-F_示求出小石柱浸沒在水中受到的浮力，再根據(jù)V_排=

F浮

ρ水g

求出小石柱排開水的體積，也就是排開鹽水的體積．

解答：解：
（1）由圖B和圖C實(shí)驗(yàn)可知，液體的密度相同，物體浸入液體的體積不同即排開液體的體積不同，彈簧測力計(jì)的示數(shù)不同，根據(jù)F_浮=G-F′可知，物體受到的浮力不同，故可得結(jié)論：物體受到的浮力大小跟排開液體的體積有關(guān)；
（2）要探究浸沒在液體中的物體受到浮力的大小跟深度無關(guān)，應(yīng)控制液體的密度和排開液體的體積相同，改變物體浸沒在液體中的深度不同，故C、D兩次實(shí)驗(yàn)符合；
（3）實(shí)驗(yàn)步驟：
①用彈簧測力計(jì)測出小石柱在空氣中的重力G；
②將小石柱浸沒在水中某一深度，讀出彈簧測力計(jì)示數(shù)F₁；
③將小石柱浸沒在鹽水中某一深度，再次讀出彈簧測力計(jì)示數(shù)F₂；
④根據(jù)稱重法求出浮力，即F_浮1=G-F₁，F(xiàn)_浮2=G-F₂；
論證方法：
如果F_浮1=F_浮2，則說明物體受到的浮力大小與液體密度無關(guān)；
如果F_浮1≠F_浮2，則說明物體受到的浮力大小與液體密度有關(guān)；
（4）小石柱浸沒在水中時(shí)排開水的體積V_排1=

G-F1

ρ水g

，
小石柱浸沒在鹽水中的排開鹽水的體積V_排2=V_排1=

G-F1

ρ水g

，
小石柱浸沒在鹽水中的浮力F_浮2=G-F₂，
鹽水的密度ρ=

G-F2

V排g

=

G-F2

G-F1 ρ水g g

=

ρ水(G-F2)

G-F1

．
故答案為：
（1）物體受到的浮力大小跟排開液體的體積有關(guān)；
（2）C、D；
（3）實(shí)驗(yàn)步驟：
①用彈簧測力計(jì)測出小石柱在空氣中的重力G；
②將小石柱浸沒在水中某一深度，讀出彈簧測力計(jì)示數(shù)F₁；
③將小石柱浸沒在鹽水中某一深度，再次讀出彈簧測力計(jì)示數(shù)F₂；
④根據(jù)稱重法求出浮力，即F_浮1=G-F₁，F(xiàn)_浮2=G-F₂；
論證方法：
如果F_浮1=F_浮2，則說明物體受到的浮力大小與液體密度無關(guān)；
如果F_浮1≠F_浮2，則說明物體受到的浮力大小與液體密度有關(guān)；
（4）

ρ水(G-F2)

G-F1

．

點(diǎn)評：本題考查了探究浮力大小的實(shí)驗(yàn)，涉及到控制變量法和阿基米德原理的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵是稱重法測浮力和知道物體完全浸沒時(shí)排開液體的體積和本身的體積相等．