Question

14．小凡同學學習了阿基米德原理后，猜想：物體受到的浮力大小與物體的密度有關，于是小凡進行了如圖所示的實驗進行了新的探究：她選取了兩塊體積和形狀都相同的實心銅塊和鐵塊，（銅分密度大于鐵的密度），進行了如圖所示的實驗．
①小凡在探究過程中選取的步驟是AD和BE進行了對比，可得到銅塊和鐵塊受到的浮力相等；
②小凡在實驗中測得：銅塊受到的浮力等于 （選填“大于”“小于”或“等于’）鐵塊受到的浮力，由此得出物體受到的浮力大小與物體的密度無關（填“有”或“無”）．
③聰明的小凡還計算出了銅塊的體積為0.5×10^-4m³，密度為8.8g/cm³．

Answer 1

分析 （1）要驗證物體受到的浮力與密度是否有關，需要使密度不同的物體浸入同一種液體，并且排開液體的體積相同，根據(jù)稱重法得到密度不同的物體受到的浮力進行比較；
（2）同一物體排開液體體積不同，受到的浮力不同，對應關系從拉力大小確定；
（3）已知銅塊受到的浮力和水的密度，利用阿基米德原理變形公式得到銅塊排開水的體積，也就是銅塊的體積；已知銅塊的重力，可以得到質(zhì)量，已知質(zhì)量和體積，利用公式ρ=$\frac{m}{V}$得到密度．

解答 解：
①要驗證物體受到的浮力與物體密度的關系，需要分別測出體積相同的鐵塊和銅塊的重力，然后金屬塊浸沒在水中，分別讀出彈簧測力計的拉力，最后利用稱重法計算金屬塊受到的浮力，所以實驗過程為ABDE；
②鐵塊受到的浮力為F_鐵=4N-3.5N=0.5N，銅塊受到的浮力為F_銅=4.4N-3.9N=0.5N，所以銅塊受到的浮力等于鐵塊受到的浮力，說明物體所受的浮力大小與物體的密度無關；
③由實驗步驟E得銅塊此時受到的浮力為0.5N，
所以銅塊的體積為V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.5×10^-4_m3，
銅塊的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{4.4N}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=8.8×10³kg/m³．=8.8g/cm³；
故答案為：①AD；BE；②等于；無；③0.5×10^-4；8.8．

點評 此題是阿基米德原理的驗證性實驗，同時還探究了浮力與物體密度的關系以及利用阿基米德原理測量不規(guī)則固體密度，綜合性較強，注意實驗設計的嚴謹性和正確應用控制變量法．