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)
网友回答
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;
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===3×10-4m3,
∵G=mg=ρVg
∴物体密度ρ物==≈3.3×103kg/m3.
故