试题

在探究“影响浮力大小的因素”时，某班同学猜想浮力大小可能与液体的密度、物体浸在液体中的深度以及物体排开液体的体积有关，设计了如图所示的实验．老师为同学们准备了以下实验器材：弹簧测力计、装有水的玻璃烧杯、装有酒精的玻璃烧杯、顶端带有挂钩的金属块、细线．

（1）甲同学把金属块浸入同种液体中，通过比较②③④可知，金属块的浮力了，因此甲同学认为“物体浸在液体中越深，受到的浮力越大”； 乙同学通过比较④⑤可知，金属块浮力的大小不变，因此乙同学认为“浮力大小与物体浸在液体中的深度无关”． 请你分析甲、乙两同学的实验过程，你认为不正确的是同学的观点，理由是．
（2）通过以上分析可知，物体浸没前，浸入的越深，物体越大，受到的浮力越大；浸没后，浸入的深浅不同，但所受浮力．
（3）若选用的操作是⑤⑥，可探究浮力的大小与的关系．实验结论是．实验中他采用了的研究方法．
（4）物体完全浸没在水中所受的浮力是N；物体完全浸没在酒精中所受的浮力是N．
（5）根据图中的实验数据，该金属块的密度是kg/m³．（g取10N/kg）

解：（1）由图①知物体重力G=10N，图②中弹簧测力计的拉力为F₁=9N，所以浮力为F_浮1=G-F₁=10N-9N=1N；
图③中弹簧测力计的拉力为F₂=8N，所以浮力为F_浮2=G-F₂=10N-8N=2N；
图④中弹簧测力计的拉力为F₃=7N，所以浮力为F_浮3=G-F₃=10N-7N=3N；
通过比较②③④可知，金属块的浮力变大了；
解答：在探究浮力的大小和物体浸在液体中深度的关系，一定要采用控制变量法控制液体的密度和物体排开液体的体积（等于物体浸入液体的体积）一定，甲同学是在物体没有浸没之前改变物体浸入深度的，物体深度增大，排开液体的体积也增大了，浮力增大就不一定是物体浸在液体的深度引起的；而乙同学则是在物体浸没之后改变浸入深度的，物体深度增大，排开液体的体积不变，弹簧测力计的示数不变，从而说明了浮力的大小和物体浸在液体中的深度无关；
（2）通过以上分析可知，物体浸没前，浸入的越深，物体排开水的体积越大，根据F_浮=ρ_液gV_排可知，液体密度不变，V_排越大，浮力越大；
浸没后，浸入的深浅不同，但液体密度和排开水的体积都不变，所以受浮力不变；
（3）若选用的操作是⑤⑥，控制排开液体的体积不变，改变液体密度，可探究浮力的大小与液体密度之间的关系；
由图可知，液体密度越大，弹簧测力计的示数越小，表示浮力越大，所以得出的结论是：在排开液体体积相同的情况下，液体密度越大，物体受的浮力越大；
（4）物体完全浸没在水中所受的浮力是F_浮4=G-F₄=10N-7N=3N；
物体完全浸没在酒精中所受的浮力是F_浮5=G-F₅=10N-7.6N=2.4N；
（5）物体完全浸没在水中所受的浮力F_浮4=3N，
∵F_浮=ρ_液gV_排
∴物体体积V=V_排=

F浮4

ρ水g

=

3N

1×103kg/m3×10N/kg

=3×10^-4m³，
∵G=mg=ρVg
∴物体密度ρ_物=

G

gV

=

10N

10N/kg×3×10-4m3

≈3.3×10³kg/m³．
故答案为：（1）变大；甲；甲同学在实验中，未控制物体浸入液体的体积不变；（2）排开水的体积；不变；（3）液体密度；在排开液体体积相同的情况下，液体密度越大，物体受的浮力越大；控制变量；（4）3；2.4；（5）3.3×10³．