Question

小明帮爷爷浇菜园。他从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多，提桶的力就越大。由此他猜想：浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如下图所示的探究。

（1）分析上图中弹簧测力计示数的变化可知，物体排开液体的体积越大，所受的浮力                。

（2）实验结束后，小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线，如右图所示。（ρ_水=1.0×10³kg/m³，取g=10N/kg）

分析图像可知：

①曲线              （选填“a”或“b”）描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况。

②该金属圆柱体所受的重力为       N，金属圆柱体的密度为             kg/m³。

（3）爷爷鼓励小明对“浸在液体中的物体所受浮力大小是否与液体的密度有关”这一问题进行探究。请你帮小明选择合适的器材，并写出实验步骤。

实验器材：

实验步骤：

Answer

（1）越大     （2）①a    ②2.7    2.7×103

（3）器材：金属圆柱体、弹簧测力计、烧杯、水、盐水、细线

步骤：①用细线拴住金属圆柱体，悬挂在弹簧测力计下。

②将金属圆柱体完全浸没在清水中，读出此时弹簧测力计的示数F1。

③将金属圆柱体完全浸没在盐水中，读出此时弹簧测力计的示数F2。

④比较F1和F2的大小，分析得出物体所受浮力的大小是否与液体密度有关。

【解析】本题涉及的知识是浮力大小与哪些因素有关、浮力的计算和实验方案的设计。（1）从图中可以看出，随着金属圆柱体浸入水中体积的增大，弹簧测力计的示数减小，说明受到的浮力变大；（2），随着金属圆柱体浸入水中深度的增大，金属圆柱体受到的浮力先增大后不变，对应的图线应为a，从图中可以看出，当金属圆柱体浸入水中的深度为0时，弹簧测力计的示数为2.7N，金属圆柱体的重力为2.7N，金属圆柱体的密度的计算过程：

（3）实验器材的选择，在其它条件相同的情况下，只改变液体的密度。可选以下器材：

金属圆柱体、弹簧测力计、烧杯、水、盐水、细线；

实验步骤的设计，测出金属圆柱体的重力后，把金属圆柱体分别浸没在水和盐水中，读取并比较弹簧测力计的示数。