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8. 小艾同学按如图所示的步骤，进行了“浮力大小与哪些因素有关”的探究实验，据图回答相关问题。
(1)如图A所示，物体的重力为N。
(2)通过比较步骤A、B、C、D，可以得出结论；同种液体中，物体受到的浮力大小与有关。
(3)通过比较步骤A、D、E，可以得出浮力大小与物体浸没在液体中的深度。
(4)通过比较步骤A、B、F，（填“可以”或“不可以”）得出浮力大小与液体密度有关。
(5)仔细分析实验数据知物体体积为$\mathrm{cm}^3$，图F中弹簧测力计示数是N（$\rho_{\mathrm{酒精}}＝0.8\ \mathrm{g/cm}^3$）。
(1)如图A所示，物体的重力为N。
(2)通过比较步骤A、B、C、D，可以得出结论；同种液体中，物体受到的浮力大小与有关。
(3)通过比较步骤A、D、E，可以得出浮力大小与物体浸没在液体中的深度。
(4)通过比较步骤A、B、F，（填“可以”或“不可以”）得出浮力大小与液体密度有关。
(5)仔细分析实验数据知物体体积为$\mathrm{cm}^3$，图F中弹簧测力计示数是N（$\rho_{\mathrm{酒精}}＝0.8\ \mathrm{g/cm}^3$）。
答案
解：
(1) 弹簧测力计分度值为0.2N，示数为4N，即物体的重力为$\boldsymbol{4}$N。
(2) 步骤A、B、C、D中液体密度不变，物体排开液体的体积逐渐增大，浮力逐渐增大，可得结论：同种液体中，物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3) 步骤A、D、E中，液体密度、物体排开液体的体积均相同，物体浸没深度不同，浮力相等，可得浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4) 步骤A、B、F中，物体浸入水和酒精时排开液体的体积不相等，未控制排开液体的体积相同，因此$\boldsymbol{不可以}$得出浮力大小与液体密度有关。
(5) 物体完全浸没在水中时，受到的浮力：
$F_{\mathrm{浮水}} = G - F_D = 4\,\mathrm{N} - 3\,\mathrm{N} = 1\,\mathrm{N}$
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$，物体浸没时$V=V_{\mathrm{排}}$，得物体体积：
$V = \frac{F_{\mathrm{浮水}}}{\rho_{\mathrm{水}}g} = \frac{1\,\mathrm{N}}{1.0×10^3\,\mathrm{kg/m}^3 × 10\,\mathrm{N/kg}} = 1×10^{-4}\,\mathrm{m}^3 = \boldsymbol{100}\,\mathrm{cm}^3$
物体浸没在酒精中时，受到的浮力：
$F_{\mathrm{浮酒}} = \rho_{\mathrm{酒精}}gV = 0.8×10^3\,\mathrm{kg/m}^3 × 10\,\mathrm{N/kg} × 1×10^{-4}\,\mathrm{m}^3 = 0.8\,\mathrm{N}$
图F中弹簧测力计示数：
$F_F = G - F_{\mathrm{浮酒}} = 4\,\mathrm{N} - 0.8\,\mathrm{N} = \boldsymbol{3.2}\,\mathrm{N}$
(1) 弹簧测力计分度值为0.2N，示数为4N，即物体的重力为$\boldsymbol{4}$N。
(2) 步骤A、B、C、D中液体密度不变，物体排开液体的体积逐渐增大，浮力逐渐增大，可得结论：同种液体中，物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3) 步骤A、D、E中，液体密度、物体排开液体的体积均相同，物体浸没深度不同，浮力相等，可得浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4) 步骤A、B、F中，物体浸入水和酒精时排开液体的体积不相等，未控制排开液体的体积相同，因此$\boldsymbol{不可以}$得出浮力大小与液体密度有关。
(5) 物体完全浸没在水中时，受到的浮力：
$F_{\mathrm{浮水}} = G - F_D = 4\,\mathrm{N} - 3\,\mathrm{N} = 1\,\mathrm{N}$
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}}$，物体浸没时$V=V_{\mathrm{排}}$，得物体体积：
$V = \frac{F_{\mathrm{浮水}}}{\rho_{\mathrm{水}}g} = \frac{1\,\mathrm{N}}{1.0×10^3\,\mathrm{kg/m}^3 × 10\,\mathrm{N/kg}} = 1×10^{-4}\,\mathrm{m}^3 = \boldsymbol{100}\,\mathrm{cm}^3$
物体浸没在酒精中时，受到的浮力：
$F_{\mathrm{浮酒}} = \rho_{\mathrm{酒精}}gV = 0.8×10^3\,\mathrm{kg/m}^3 × 10\,\mathrm{N/kg} × 1×10^{-4}\,\mathrm{m}^3 = 0.8\,\mathrm{N}$
图F中弹簧测力计示数：
$F_F = G - F_{\mathrm{浮酒}} = 4\,\mathrm{N} - 0.8\,\mathrm{N} = \boldsymbol{3.2}\,\mathrm{N}$
9. 2024年5月，完全由我国自主设计、建造的首艘弹射型航空母舰福建舰顺利完成首次海试。若福建舰静止在海面时排开海水的体积为$8× 10^{4}\ \mathrm{m}^3$，其水平甲板上停放着一辆我国自主研发的飞机牵引车，该牵引车重$5.6× 10^{4}\ \mathrm{N}$，其车轮与水平甲板的接触总面积为$0.4\ \mathrm{m}^2$，海水密度取$1.0× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$，$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$。
(1)求距离海面4 m深处舰身受到海水的压强。
(2)求牵引车对航母的压强。
(3)求航母此时所受的浮力大小。
(1)求距离海面4 m深处舰身受到海水的压强。
(2)求牵引车对航母的压强。
(3)求航母此时所受的浮力大小。
答案
解：
(1) 距离海面4 m深处舰身受到海水的压强：
$p = \rho_{\mathrm{海水}}gh = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3} × 10\ \mathrm{N/kg} × 4\ \mathrm{m} = 4×10^4\ \mathrm{Pa}$
(2) 牵引车对航母水平甲板的压力等于自身重力：
$F = G_{\mathrm{车}} = 5.6×10^4\ \mathrm{N}$
牵引车对航母的压强：
$p' = \frac{F}{S} = \frac{5.6×10^4\ \mathrm{N}}{0.4\ \mathrm{m^2}} = 1.4×10^5\ \mathrm{Pa}$
(3) 根据阿基米德原理，航母此时所受的浮力：
$F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{海水}}gV_{\mathrm{排}} = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3} × 10\ \mathrm{N/kg} × 8×10^4\ \mathrm{m^3} = 8×10^8\ \mathrm{N}$
答：(1)距离海面4 m深处舰身受到海水的压强为$4×10^4\ \mathrm{Pa}$；(2)牵引车对航母的压强为$1.4×10^5\ \mathrm{Pa}$；(3)航母此时所受的浮力为$8×10^8\ \mathrm{N}$。
(1) 距离海面4 m深处舰身受到海水的压强：
$p = \rho_{\mathrm{海水}}gh = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3} × 10\ \mathrm{N/kg} × 4\ \mathrm{m} = 4×10^4\ \mathrm{Pa}$
(2) 牵引车对航母水平甲板的压力等于自身重力：
$F = G_{\mathrm{车}} = 5.6×10^4\ \mathrm{N}$
牵引车对航母的压强：
$p' = \frac{F}{S} = \frac{5.6×10^4\ \mathrm{N}}{0.4\ \mathrm{m^2}} = 1.4×10^5\ \mathrm{Pa}$
(3) 根据阿基米德原理，航母此时所受的浮力：
$F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{海水}}gV_{\mathrm{排}} = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3} × 10\ \mathrm{N/kg} × 8×10^4\ \mathrm{m^3} = 8×10^8\ \mathrm{N}$
答：(1)距离海面4 m深处舰身受到海水的压强为$4×10^4\ \mathrm{Pa}$；(2)牵引车对航母的压强为$1.4×10^5\ \mathrm{Pa}$；(3)航母此时所受的浮力为$8×10^8\ \mathrm{N}$。
