Question

16．如圖1所示，小彬同學對“浸沒在液體中的物體所受浮力大小與深度是否有關”進行了實驗探究．

（1）實驗前首先應按豎直方向對彈簧測力計進行調零．本實驗中，使用彈簧測力計時，手應該拿住彈簧測力計的拉環（選填“拉環”或“刻度盤”）．
（2）小彬同學依次進行了如圖1所示的實驗，第①次實驗中測力計示數為2.5N．通過分析發現，浸沒在純水中的物體所受的浮力大小與深度無關（選填“有關”或“無關”）．進一步分析得出：物體浸沒后與放入前相比，容器對水平地面的壓力增加了1N．
（3）小彬同學又進行了“鹽水浮雞蛋”的實驗，發現一個有趣的現象：懸浮在鹽水中如圖2所示位置的雞蛋，如果用外力將雞蛋輕輕向下或向上移動一小段距離，撤銷外力后它馬上又回到原來位置懸浮．此現象初步表明：深度增大，浸沒在鹽水中的雞蛋所受的浮力增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）為了精確檢驗這一結論是否正確，小彬同學找到一個分度值為0.1kg的電子秤，將圖1中的純水換成鹽水靜置一段時間后，用圖1中的同一物體，依次進行了圖3所示的實驗．分析電子秤的示數可知：（3）中的結論是正確的．進一步分析可知，出現這一現象的真正原因是：鹽水的密度隨深度面變化．小彬同學為自己的新發現感到萬分高興，但他并沒有停下探究的腳步，再一次分析，他計算出圖3②到圖3④細線對物體拉力的變化量為0.025N．

Answer 1

分析 （1）使用前要先觀察彈簧測力計的指針是否指在零點，如果不在則要將指針調到零點；為了彈簧靠在刻度盤上，使用彈簧測力計時，手應該拿住彈簧測力計的拉環；
（2）由彈簧測力計讀出①示數；由稱重法如圖①、②可求物體受到的浮力；比較右邊②③④圖示可知，物體所受浮力與物體浸沒在液體中深度的關系；
（3）鹽水的密度與深度有關，結合力的分析解答；
（4）物體排開液體的體積相同時，浮力不同，根據阿基米德原理可知物體所受浮力與液體密度的關系；分別求出②④的拉力，求差可得變化量．

解答 解：（1）實驗前首先應按豎直方向對彈簧測力計進行調零，即測力前要使指針對準零刻度線；為了彈簧靠在刻度盤上，使用彈簧測力計時，手應該拿住彈簧測力計的拉環；
（2）由①可得，彈簧測力計的分度值是，0.1N，彈簧測力計的示數，即物體的重力，G=2.5N；
根據右邊②③④圖示可知，彈簧測力計的示數相同，說明物體所受浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無關；
物體浸沒時所受到的浮力：F_浮=G-F=2.5N-1.5N=1N，根據力的作用是相互的，液體對物體有一個向上的浮力，同時物體也給液體一個向下的壓力，可得容器對水平地面的壓力為1N；
（3）懸浮在鹽水中如圖2所示位置的雞蛋，如果用外力將雞蛋輕輕向下或向上移動一小段距離，撤銷外力后它馬上又回到原來位置懸浮．說明雞蛋向下后浮力變大，是因為鹽水越深密度越大，越淺密度越小，回到圖2所示位置的雞蛋浮力等于重力，此現象初步表明：深度增大，浸沒在鹽水中的雞蛋所受的浮力增大；
（4）圖3所示的實驗．分析電子秤的示數可知，浸沒在液體中深度越深，排開液體的質量就越大，即m_排就越大，排開液體的體積不變，說明越往下液體密度越大；
圖3②細線對物體拉力：F₂=G-F_浮=G-m_排2g=2.5N-（1.1072kg-1.0kg）×10N/kg=2.5N-1.072N=1.428N；
圖3④細線對物體拉力：F₄=G-F_浮′=G-m_排4g=2.5N-（1.1097kg-1.0kg）×10N/kg=2.5N-1.097N=1.403N；
圖3②到圖3④細線對物體拉力的變化量：△F=F₂-F₄=1.428N-1.403N=0.025N．
故答案為：（1）調零；拉環；（2）2.5；無關；1；（3）增大；（4）密度；0.025．

點評 本題主要考查與阿基米德原理有關的實驗，以及浮力的大小與物體密度的關系，利用了稱重法和控制變量法，是一道綜合題．