Question

（2013?增城市一模）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．如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

物體排開水的體積

有關；
（2）分析圖

D、E

，說明浮力大小跟液體的密度有關；
（3）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：（已知水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）：
①從圖

A

可以得出金屬塊的重力G=

10N

；
②從圖

A、D

可以得出金屬塊完全浸沒在水中時排開水的體積V_排=

300ml

；
③從圖A和E的信息可以求出煤油的密度ρ_煤油=

0.8×10³kg/m³

．

Answer 1

分析：（1）圖A、B、C、D中是同種液體，只是物體排開液體的體積不同，彈簧測力計的示數也不同，據此可分析出結論；
（2）探究浮力與密度的關系，應控制物體排開液體的體積相同而液體種類不同，分析各圖，找出符合條件的圖片．
（3）由圖A得出物體的重力，由圖A、D得出金屬塊排開水的體積，根據稱重法結合圖A、E得出金屬塊浸沒在煤油中受到的浮力，利用阿基米德原理求出煤油的密度．

解答：解：（1）圖A、B、C、D中水的密度不變，金屬塊排開水的體積不同，彈簧測力計的示數不同，根據F_浮=G-F′，說明浮力大小跟物體排開液體的體積有關；
（2）探究浮力與密度的關系，應控制物體排開液體的體積相同而液體種類不同，由圖D和圖E可知，物體排開液體的體積相同，兩燒杯中液體不同，液體密度不同，物體受到的浮力不同，因此圖D、E說明浮力大小跟液體密度有關；
（3）由圖A可知，物體的重力G=10N，由圖E可知，物體浸沒在煤油中時，彈簧測力計對物體的拉力F=7.6N，則物體受到的浮力F_浮=G-F=10N-7.6N=2.4N．
（4）由圖A與圖D可知，金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力是10N-7N=3N，金屬塊所受浮力等于金屬塊排開液體的重力，金屬塊浸沒且碰到了裝水的燒杯底部時，金屬塊排開水的重力不變，所受浮力不變，則金屬塊受到的浮力仍為3N．
（5）①由圖A可知，金屬塊的重力G=10N；
②由圖A與D可知，金屬塊完全浸沒在水中時，排開水的體積V_排=800ml-500ml=300ml=3×10^-4m³；
③金屬塊浸沒在煤油中彈簧測力計的示數F′=7.6N，
金屬塊在煤油中受到的浮力F_浮=G-F′=10N-7.6N=2.4N，
∵物體完全浸沒時排開液體的體積和本身的體積相等，
∴根據阿基米德原理可得，煤油的密度：
ρ_煤油=

F浮

gV排

=

F浮

gV

=

2.4N

10N/kg×3×10-4m3

=0.8×10³kg/m³．
故答案為：
（1）物體排開水的體積；（2）D、E；（3）①A；10N；②A、D；300mL； ③0.8×10³kg/m³．

點評：本題考查了探究浮力大小的實驗，涉及到影響浮力大小的因素、稱重法求浮力、密度的計算等，要注意控制變量法的應用，分析問題時找準什么量在變，什么量不變．