Question

17．為了探究浮力大小跟哪些因素有關，某興趣小組的同學，用同一物體進行了如圖所示的操作，并記下物體靜止時彈簧測力計的示數．圖乙中物體未放入前溢水杯裝“滿”了水，物體浸沒后，水全部溢出到旁邊的小燒杯中．溢出水倒入量筒后的情況如圖丁所示．
（1）為探究浮力的大小與液體密度的關系，應選擇甲丙兩圖，結論是當排開液體體積相同時，液體密度越大，物體所受浮力越大；
（2）該小組同學通過比較甲、乙兩圖中F₁和F₂的大小，得到“浮力大小與物體浸沒的深度有關”的結論，此結論是錯誤（選填“正確”或“錯誤”）的，理由是當物體碰到容器底部，受到容器對它的支持力．
（3）根據浮力的知識，由圖示信息可得：物體浸沒在水中時所受浮力的大小為0.5N；圖丙中鹽水的密度為1.2×10³kg/m³．（g取10N/kg，水的密度為1.0×10³ kg/m³）
（4）愛動手的小明在經歷上述探究實驗后又制作了如圖戊裝置--“浮沉子”，將裝有適量水的小瓶瓶口向下，使其漂浮在大塑料瓶內的水面上，將大塑料瓶密封后，用力擠壓塑料瓶后，小瓶下沉；小芳也學著做了一套該裝置，可用力擠壓大塑料瓶后，小瓶卻始終不能下沉，則可能的原因是小瓶內的水太少．（答出一種即可）

Answer 1

分析 （1）探究浮力的大小與液體密度的關系時應控制排開的液體的體積相同；根據浮力大小得出結論；
（2）探究浮力的大小與液體密度的關系，控制的變量應該是排開水的體積和浸沒的深度；探究浮力的大小與浸沒深度的關系，控制的變量應該是排開水的體積和液體的密度，改變深度，但不能接觸容器底；
（3）讀出排開水的體積，根據F_浮=G_排=ρ_水gV_排求出浮力；根據F_浮=G-F_拉求出物體重力和物體在鹽水中受到的浮力，根據F_浮=ρ_鹽水gV_排求出鹽水的密度．
（4）浮力大于重力，物體上��；浮力小于重力，物體下沉．在氣體質量一定時，氣體體積越小壓強越大．

解答 解：（1）探究浮力的大小與液體密度的關系時，應控制排開的液體的體積相同，密度不同，故選甲丙；物體在甲中受到的浮力為1.5N-1.2N=0.3N，在丙中受到的浮力為1.5N-1.4N=0.1N，由此可知，當排開液體體積相同時，液體密度越大，物體所受浮力越大；
（2）探究浮力的大小與浸沒深度的關系，控制的變量應該是排開水的體積和液體的密度，改變深度，選擇圖甲和乙，比較F₁和F₂的大小，得出結論，但是圖乙中的物體接觸了容器底，使得讀數變小，產生了錯誤結論；
（3）量筒中排開水的體積V_排=50cm³=50×10^-6m³，
物體浸沒在水中時所受浮力F_浮=G_排=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×50×10^-6m³=0.5N，
物體重力G=F_浮+F_拉=0.5N+1.5N=2N，
物體在鹽水中受到的浮力F_浮′=G-F_拉′=2N-1.4N=0.6N，
由F_浮=ρ_鹽水gV_排得：
鹽水的密度：
ρ_鹽水=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.6N}{10N/kg×50×1{0}^{-6}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
（4）裝有水的小瓶瓶口應向下放置大塑料瓶的水面上．在小瓶中放入的水要適量；水過少了，使小瓶子的重力偏小，會導致手捏大瓶時，小瓶可能不沉入水中．
故答案為：（1）甲丙；當排開液體體積相同時，液體密度越大，物體所受浮力越大；（2）錯誤；當物體碰到容器底部，受到容器對它的支持力；（3）0.5；1.2×10³；（4）小瓶內的水太少．

點評 此題主要考查的是學生對浮力大小影響因素、浮力計算公式的理解和掌握，弄明白控制變量法在實驗中的應用是解決此題的關鍵．