Question

如圖所示，在大燒杯中，有紅、藍兩只彩色氣球，紅色氣球內充有二氧化碳（CO₂）氣體，藍色氣球內充有空氣，兩只氣球沉在杯底．小明同學收集好一集氣瓶CO₂氣體，傾倒入大燒杯中，發現其中一只氣球浮起來了，用手輕輕將其按下，手一松氣球又重新上浮，十分有趣．
（1）請你判斷一下，哪一只氣球浮起來了？
如果繼續傾倒CO₂氣體，另一只氣球會浮起來嗎？請說出理由．
（2）小亮同學覺得這個實驗很有趣，也拿出兩只氣球分別充入CO₂和空氣做實驗，可是兩只氣球都沒有上浮，你認為他實驗失敗的原因可能是什么？

Answer 1

【答案】分析：（1）此題要利用浮力的知識進行分析解決，主要是弄清物體上浮得需要滿足什么條件；
（2）兩只氣球都不能上浮，說明倒入的二氧化碳太少，無法滿足物體上浮的條件．
解答：解：（1）只有F_浮＞G時，氣球才會上浮．由于F_浮=ρ_CO2gV_排，G=mg=ρVg．
由于紅球內充的是二氧化碳，由于氣球是有質量的，則得F_浮≤G，所以紅球不會上浮；
由于藍球內充的是空氣，二氧化碳密度大于空氣，如果氣球質量忽略不計，則的F_浮＞G，所以藍球會上浮．
（2）不能上浮是不能滿足有F_浮＞G，即燒杯內二氧化碳的濃度過低，造成二氧化碳濃度過低的原因可能是傾倒的二氧化碳沒有沿杯壁迅速倒下，或直接在瓶口上方傾倒，或傾倒速度慢，或裝二氧化碳的集氣瓶中沒有二氧化碳氣體．
故答案為：（1）充空氣的藍球浮起來．因為二氧化碳密度比空氣密度大．另一只氣球不會上浮．因外界二氧化碳的密度與氣球內二氧化碳密度相同．
（2）傾倒的二氧化碳沒有沿杯壁迅速倒下，或直接在瓶口上方傾倒，或傾倒速度慢，或裝二氧化碳的集氣瓶中沒有二氧化碳氣體．
點評：此題屬于跨學科綜合題，解決此類問題首先要弄清此題是與哪一學科、哪一知識點相聯系，然后根據相關知識進行分析解答．