Question

小明用一個彈簧測力計、一個金屬塊、兩個相同的燒杯（分別裝有一定量的水和煤油），對浸在液體中的物體所受的浮力進行了探究．圖所示為探究過程及有關數據：

（1）分析圖A、B、C、D，說明浮力大小跟______有關；
（2）分析圖______，說明浮力大小跟液體的密度有關；
（3）金屬塊完全浸在煤油中所受的浮力是______N；
（4）根據圖中五個實驗提供的信息，小明認為可以直接或間接地得到多個物理量的數值，請你寫出其中的三個物理量及其數值（格式見示例，重抄示例不給分．已知水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）：
示例：煤油的密度ρ_煤油=0.8×10³kg/m³．
①金屬塊的質量m=______（填數值帶單位）
②金屬塊完全浸沒在水中時排開水的體積V_排=______（填數值帶單位）
③______（填物理量及其數值帶單位）

Answer 1

解：（1）圖A、B、C、D中金屬塊排開水的體積逐漸增大，彈簧測力計的示數逐漸減小，因此說明浮力的大小跟物體排開液體的體積有關；
（2）要想探究浮力與液體密度的關系，應控制物體排開液體的體積不變，因此D和E符合這一要求；
（3）金屬塊完全浸在煤油中所受的浮力是F_浮=G-F_拉=10N-7.6N=2.4N；
（4）①金屬塊的質量m===1kg；
②金屬塊完全浸沒在水中時排開水的體積V_排===300cm³；
③還可以求出的物理量有：金屬塊完全浸在水中所受的浮力F_浮力=3N；金屬塊的重量G=10N；金屬塊的體積V=300ml；金屬塊的密度ρ_金屬=3.3×10³kg/m³．
故答案為：（1）物體排開液體的體積；
（2）D和E；
（3）2.4；
（4）①kg；②300cm³；③金屬塊完全浸在水中所受的浮力F_浮力=3N．（其他答案合理均可）
分析：（1）重點比較金屬塊排水體積與彈簧測力計示數的變化；
（2）浮力跟液體的密度有關，就要求控制物體排開液體的體積不變；
（3）金屬塊的浮力可利用稱重法的表達式求出；
（4）通過浮力、重力、質量、密度等公式的靈活運用，可求出多個量的大小．
點評：在分析（1）（2）時，要注意控制變量法的運用；在（3）（4）的計算中，則主要用到了稱重法求浮力、阿基米德原理、重力的公式、密度的公式等．