Question

初二物理社团的同学们在探究“影响浮力大小的因素”实验中，按如图所示的步骤进行实验：

(1)通过比较B、C、D三幅图，小田得出结论：浮力的大小与______有关，通过比较D、E两福图可以得出浮力大小还与________有关。

(2)物体的质量为______kg，物体浸没在水中受到的浮力______N。

(3)根据已有条件，请你求出E图中弹簧测力计的示数是________N（ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）。

(4)同组的小佳在工地上找到一金属块B，他决定测量其密度，但是测量工具仅有刻度尺。所以他设计了以下实验方法：

①小佳找了一个圆柱形的烧杯A，让其在大水槽中漂浮，如图甲所示，A露出水面的高度为h₁；

②然后将金属块B吊在烧杯A下方，如图乙所示。A露出水中水的高度为h₂，水槽中水的深度为H₂；

③将金属块B放入烧杯A中，如图丙所示，A露出水面的高度为h₃，水槽中水的深度为H₃，通过比较，小佳发现水槽中水的高度为H₂_______H₃（选填“大于”“小于”或“等于”），已知水的密度为ρ_水。则小佳测量出金属块B的密度用物理量表示为ρ_金=______；

小泓同学提出在实验步骤乙丙中，将沾有水的金属块B放入烧杯A中，测出金属块的密度将______（选填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

Answer

排开液体体积 液体密度 0.4 1 3.2 等于 偏小

【解析】

(1)[1]比较B、C、D三幅图，液体的密度相同，排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，浮力不同，说明浮力的大小与排开液体的体积有关。

[2]比较D、E两幅图，排开液体的体积相同，而排开液体的密度不同，浮力大小不同，故可得出结论：物体受到的浮力大小与液体的密度有关。

(2)[3]由图A可知，物体的重力是4N，物体的质量

m==0.4kg

[4]由图D可知，物体浸没在水中受到的拉力是3N，物体浸没在水中受到的浮力

F浮=G-F=4N-3N=1N

(3)[5]物体的体积

V=V排==1×10-4m3

物体浸没在酒精中，受到的浮力

F浮酒=ρ酒精gV排=ρ酒精gV=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=0.8N

弹簧测力计的示数

FE=G-F浮酒=4N-0.8N=3.2N

(4)③[6]金属块B吊在烧杯A下方和金属块B放入烧杯A中，AB看成整体，都处于漂浮状态，浮力等于重力，由阿基米德原理可知排开液体的体积相等，所以水槽中水的高度为H2和H3大小相等。

[7]比较甲丙两图，都是漂浮，受到的浮力都等于自重，两图中浮力的变化量等于金属块的重力

ΔF浮=ρ水gΔV排=ρ水g(h1-h3)S容=G金

比较甲乙两图可知，都是漂浮，受到的浮力都等于自重，则两图中浮力的变化量等于金属块受到的浮力

ΔF浮1=ρ水gΔV排1=ρ水g(h1-h2)S容

所以金属块的体积

V金==(h1-h2)S容

金属块的密度

[8]将沾有水的金属块B放入烧杯A中，A露出水面的高度h3会增大，由可知金属块的密度偏小。