Question

2．在“探究浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗時，小麗提出如下猜想：
猜想一：浮力的大小跟物體排開液體的體積有關；
猜想二：浮力的大小跟液體的密度有關；
猜想三：浮力的大小跟物體的密度有關．
（1）小麗用重為3.2N的物體A做了如圖甲、乙、丙的實驗，該實驗驗證了猜想一是正確的．實驗中，物體A浸沒時受到的浮力為2.2N，方向豎直向上，物體A的密度為1.45×10³kg/m³．

（2）小麗驗證猜想二時，根據測得的實驗數據描繪出浮力與液體密度的關系圖，她分析后發現，由于誤將物體受到的拉力當做了浮力，導致圖象甲未經過坐標原點．由此可推斷：物體受到的浮力大小與液體密度的關系圖象應該是丙（選填“甲”、“乙”或“丙”）．由此說明當其他條件相同時，物體受到的浮力大小與浸入的液體的密度成正比．
（3）為驗證猜想三，小麗選用了與物體A密度不同的物體B進行實驗，她將物體B逐漸浸入水中，容器中的水面上升至圖示O位置時，彈簧測力計示數變為0，如圖�。�取出物體B，小麗又將物體A緩慢浸入水中，她在水面上升到O點（選填“O點之上”、“O點”或“O點之下”）位置時，讀取彈簧測力計的示數，以便判斷浮力的大小與物體的密度是否有關．
同組的其他同學認為小麗的這個實驗在操作上有一定的難度，不容易控制并有明顯的誤差，并提出了多種改進意見，你認為合理的是B．
A、選兩個質量相等，密度不同的實心物體，分別浸沒在水中，比較浮力大小
B、選兩個體積相等，密度不同的實心物體，分別浸沒在水中，比較浮力大小
C、選兩個密度相等，體積不同的實心物體，分別浸沒在水中，比較浮力大�。�

Answer 1

分析 （1）分析圖1，觀察變化量和不變量，得出探究的因素；在同種液體中，物體所受浮力與物體排開液體的體積有關，V_排越大，浮力越大；根據物體完全浸沒時測力計的示數，由F_浮=G-F計算出完全浸沒時所受的浮力；根據阿基米德原理求出物體的體積，根據密度公式求出物體的密度；
（2）物體受到的浮力大小與液體密度有關，密度越大，浮力越大；
（3）在探究浮力大小是否與物體的密度有關時，需使物體排開液體的體積和液體的密度相同，物體的密度不同．

解答 解：（1）由圖1知，物體浸在水中的體積不同，所受浮力不同，可知物體所受浮力與物體排開液體的體積有關，可驗證猜想一；
且浸在水中的體積越大，測力計的示數越小，即所受的浮力越大，可得在同種液體中，物體排開液體的體積越大，受到的浮力越大；
由圖丙知，物體浸沒時測力計的示數為1N，可知此時受到的浮力F_浮=G-F=3.2N-1N=2.2N，浮力方向豎直向上；
根據F_浮=ρ_水gV_排，可知物體的體積為V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.2×10^-4_m3，
物體的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{Vg}$=$\frac{3.2N}{2.2×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$≈1.45×10³kg/m³．
（2）物體受到的浮力大小與液體密度有關，密度越大，浮力越大，則拉力越小，故物體受到的浮力大小與液體密度的圖象與拉力與密度圖象是相反的，故選丙；由圖象可知，當其他條件相同時，物體受到的浮力大小與浸入的液體的密度成正比；
（3）要探究浮力與物體密度的關系，需使物體排開液體的體積相同，則應將物體A緩慢浸入水中，使水面上升到O點處，讀取測力計的示數；
在探究浮力大小是否與物體的密度有關時，需使物體排開液體的體積和液體的密度相同，物體的密度不同，故應選用體積相同、密度不同的兩個物體，故選B．
故答案為：（1）一；排開液體的體積越大；2.2；豎直向上；1.45×10³；（2）丙；正比；（3）O點；B．

點評 本題考查了學生對稱重法求浮力和控制變量法的理解和掌握，以及分析實驗數據的能力．