Question

小雨同學(xué)在學(xué)習(xí)了阿基米德原理后想到“物體受到浮力大小可能還跟物體的密度有關(guān)？”、“沒(méi)有天平和量筒，只用彈簧測(cè)力計(jì)和水也能測(cè)鐵塊等的密度”，他選取了兩塊體積和形狀都相同的實(shí)心銅塊和鐵塊（已知銅的密度大于鐵的密度），進(jìn)行了如圖的實(shí)驗(yàn)．

（1）銅塊浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力為

0.5

N．
（2）驗(yàn)證物體所受的浮力大小是否與物體的密度有關(guān)？
小雨應(yīng)該選取圖中的

AD、BE

等步驟（填字母符號(hào)）進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)他所選擇的幾個(gè)圖中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)可以知道銅塊受到的浮力

等于

（選填“大于”、“等于”或“小于”）鐵塊受到的浮力．由此得出物體所受的浮力大小與物體的密度

無(wú)關(guān)

（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）．
（3）本實(shí)驗(yàn)采用的物理方法是

C

．
A．理想實(shí)驗(yàn)法       B．模型法     C．控制變量法    D．類(lèi)比法
（4）測(cè)得鐵塊的密度大小是

8×10³

kg/m³．

Answer 1

分析：（1）銅塊浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力可通過(guò)圖B、E利用稱(chēng)重法求出．
（2）要驗(yàn)證物體所受的浮力大小是否與物體的密度有關(guān)，應(yīng)選擇兩物塊分別浸沒(méi)在水中時(shí)的情況，求出各自的浮力進(jìn)行比較．
（3）本實(shí)驗(yàn)中要探究浮力的大小與多個(gè)變量的關(guān)系，因此，要用到控制變量的方法．
（4）根據(jù)鐵塊重力求出鐵塊的質(zhì)量，應(yīng)用排水法測(cè)出鐵塊的體積，然后根據(jù)密度公式求出鐵塊的密度．

解答：解：（1）由B可知，銅塊受到的重力G_銅=4.4N，由F可知，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F=3.9N，
銅塊浸沒(méi)在水中時(shí)，受重力，浮力、彈簧測(cè)力計(jì)的拉力作用，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：
銅塊浸沒(méi)在水中時(shí)的浮力F_浮銅=G_銅-F=4.4N-3.9N=0.5N．
（2）利用圖A、D可求出鐵塊浸沒(méi)在水中的浮力，利用圖B、E可求出銅塊浸沒(méi)在水中的浮力，比較可知F_浮鐵=F_浮銅=0.5N，說(shuō)明物體受到的浮力大小與物體的密度無(wú)關(guān)．
（3）實(shí)驗(yàn)中探究浮力大小與物體密度、浸沒(méi)深度、排水體積等多個(gè)量的關(guān)系，因此所選用的是控制變量法，選項(xiàng)C符合題意．
（4）由A知，鐵塊受的重力G_鐵=4.0N，∵G=mg，∴鐵塊的質(zhì)量m_鐵=

G鐵

g

，
由阿基米德原理可知，鐵塊受到浮力等于鐵塊排開(kāi)水的重力，由AD可知：
鐵塊受到的浮力F_浮鐵=4.0N-3.5N=0.5N，鐵塊排開(kāi)水的重力G_水=F_浮鐵=0.5N，
∵G_水=ρ_水gV_排，∴排開(kāi)水的體積V_排=

G水

ρ水g

，鐵塊的體積等于它所排開(kāi)水的體積，
鐵塊的密度ρ_鐵=

m鐵

V鐵

=

m鐵

V排

=

G鐵 g

G水 ρ水g

=

G鐵ρ水

G水

=

4.0N×1×103kg/m3

0.5N

=8×10³kg/m³．
故答案為：（1）0.5；（2）AD、BE；等于；無(wú)關(guān)；（3）C；（4）8×10³．

點(diǎn)評(píng)：稱(chēng)重法是本實(shí)驗(yàn)中求浮力的基本方法，控制變量法是本實(shí)驗(yàn)中用到的基本研究方法，把握住這兩點(diǎn)才能順利完成本實(shí)驗(yàn)的探究．