【分析】
1. 第(1)问:观察图(a)、(b)、(c),液体均为水(密度相同),物体排开液体的体积逐渐增大,弹簧测力计示数逐渐减小,说明物体受到的浮力逐渐变大。这是控制液体密度不变,改变排开液体的体积,因此可判断浮力大小与物体排开液体的体积有关。
2. 第(2)问:探究浮力与浸没深度的关系,需控制液体密度、物体排开液体的体积相同,仅改变浸没深度。图(c)、(d)中物体均浸没在水中,排开液体体积相同,浸没深度不同,且弹簧测力计示数相同,浮力不变,符合控制变量的要求,因此选这两组装置。
3. 第(3)问:根据称重法$F_{\mathrm{浮}}=G-F_{\mathrm{拉}}$计算浮力。先从图(a)得出物体重力$G=5\,\mathrm{N}$,再结合图(d)、(e)的测力计示数分别计算水中和液体中的浮力;再根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$,在$V_{\mathrm{排}}$相同时,浮力越大,液体密度越大,从而判断液体与水的密度大小关系。
4. 第(4)问:综合前面的实验结论,总结出影响浮力大小的两个核心因素。
【解析】
(1) 对比图(a)、(b)、(c),液体密度相同,物体排开液体的体积不同,弹簧测力计示数不同,物体受到的浮力不同,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(2) 探究浮力与浸没深度的关系时,需控制液体密度和排开液体体积相同,改变浸没深度。图(c)、(d)满足该控制变量条件,故选用图(c)(d)的装置操作。
(3) 由图(a)可知圆柱体重力$ G=5\,\mathrm{N} $:
圆柱体浸没在水中时,根据称重法,浮力$ F_{\mathrm{浮水}}=G-F_{\mathrm{拉}d}=5\,\mathrm{N}-1\,\mathrm{N}=4\,\mathrm{N} $;
圆柱体浸没在某液体中时,浮力$ F_{\mathrm{浮液}}=G-F_{\mathrm{拉}e}=5\,\mathrm{N}-0.6\,\mathrm{N}=4.4\,\mathrm{N} $;
根据阿基米德原理$ F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}} $,当$ V_{\mathrm{排}} $相同时,浮力越大,液体密度越大,因$ F_{\mathrm{浮液}}>F_{\mathrm{浮水}} $,所以这种液体的密度比水的密度大。
(4) 综合实验结论,影响浮力大小的因素为物体排开液体的体积、液体的密度。
【答案】
(1) 物体排开液体的体积
(2) (c)(d)
(3) 4;4.4;大
(4) 物体排开液体的体积;液体的密度
【知识点】
1. 称重法测浮力
2. 阿基米德原理
3. 影响浮力的因素
【点评】
本题通过控制变量法探究浮力的影响因素,重点考查了称重法测浮力、阿基米德原理的应用,要求学生熟练掌握控制变量法的实验逻辑,明确每次实验的控制量和改变量。
【难度系数】
0.7