Question

15．在“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”時(shí)，同學(xué)們提出了如下的猜想：
A．可能跟物體浸入液體的深度有關(guān)              B．可能跟物體排開液體的體積有關(guān)
C．可能跟液體的密度有關(guān)                      D．可能跟物體的密度有關(guān)
為了驗(yàn)證上述猜想，李明做了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)：他在彈簧測(cè)力計(jì)下端掛一個(gè)鐵塊，依次把它緩緩地浸入水中不同位置，在這一過程中：

（1）鐵塊從位置1→2→3的過程中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小，說明鐵塊受到的浮力增大；從位置3→4的過程中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，說明鐵塊受到的浮力不變．（均選填“增大”“減小”或“不變”）
（2）通過以上實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證上述猜想B是正確的．
（3）如圖乙所示，把新鮮的雞蛋放在水中會(huì)下沉．繼續(xù)向水中加鹽并輕輕攪拌，你會(huì)發(fā)現(xiàn)雞蛋上浮，這種現(xiàn)象說明了上述猜想C是正確的．
（4）實(shí)驗(yàn)完成后，李明思考浮力的大小等于什么？他又選擇了溢水杯、水、彈簧測(cè)力計(jì)、鐵塊、小桶、細(xì)線等器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，具體操作步驟如下：
A．測(cè)出鐵塊所受重力G；
B．測(cè)出空桶所受重力G₁；
C．將水倒入溢水杯中；
D．把掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的鐵塊浸沒在水中，讓溢出的水全部流入小桶中，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)F；
E．測(cè)出小桶和被排開水的總重G₂；
F．記錄分析數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，整理器材．
①分析評(píng)估上述實(shí)驗(yàn)，指出操作步驟中的一處錯(cuò)誤：錯(cuò)誤：C步驟中將水倒入溢水杯中；改正：向溢水杯中加水，使水剛好與溢水杯口平齊．
②寫出利用測(cè)量數(shù)據(jù)驗(yàn)證阿基米德原理的過程G-F=G₂-G₁．（測(cè)量數(shù)據(jù)用圖丙中物理量符號(hào)表示）
③如果用能夠漂浮在水面上的木塊代替鐵塊做此實(shí)驗(yàn)，則與上述操作不同的一個(gè)步驟是D（填字母）．

Answer 1

分析 （1）彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是越往下越大的，根據(jù)1-2-3的過程或3-4的過程中彈簧測(cè)力計(jì)指針位置的變化來判斷彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的變化；再根據(jù)稱重法即可判斷鐵塊受到的浮力的變化；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷以上實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證的猜想．
（3）向水中加鹽，食鹽溶化后，水的密度增大；雞蛋的體積不變，排開水的體積不變，根據(jù)阿基米德原理可知雞蛋受到的浮力增大，再根據(jù)物體的浮沉條件判斷實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；進(jìn)一步判斷影響浮力的因素和驗(yàn)證的猜想．
（4）用溢水法收集物體排開的水，將溢水杯裝滿水，然后將物體浸入水中，用其他容器（需先測(cè)出其重力）接住溢出的水，然后再測(cè)出裝有溢出的水的容器的總重力，兩者之差就是物體排開水的重力；
根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算F_浮與G_排并進(jìn)行比較．
漂浮在水面上的物體只有部分浸入水中．

解答 解：（1）由圖甲所示實(shí)驗(yàn)可知，鐵塊從位置1-2-3的過程中，排開液體的體積逐漸增大，而彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸變小，根據(jù)F_浮=G-F_拉，說明鐵塊受到的浮力變大；
從位置3-4的過程中，鐵塊都是完全浸沒，排開的液體體積不再變化，只改變其深度，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，說明鐵塊受到的浮力不變．
（2）通過1→2→3→4的過程可知，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)先變小后不變，說明浮力先減小后不變，故可得結(jié)論：物體排開液體的體積越大，受到的浮力越大，與物體浸沒的深度無關(guān)，可驗(yàn)證上述猜想B是正確的．
（3）向水中加鹽時(shí)，雞蛋排開液體的體積不變，但使液體的密度增大，根據(jù)F_浮=ρ_液v_排g可知雞蛋受到的浮力增大，當(dāng)F_浮＞G時(shí)，雞蛋將上��；
由此可知：當(dāng)排開液體的體積一定時(shí)，液體密度越大，受的浮力越大，故可說明猜想C是正確的．
（4）①物體放入水中前，溢水杯應(yīng)該是滿水的，否則小桶內(nèi)所盛的水將小于物體排開水的體積；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算浮力與排開水的重力，
浮力等于鐵塊重力G減去鐵塊浸沒在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，即：F_浮=G-F；
排開水的重力G_排等于桶與水的總重力G₂減去空桶的重力G₁，即：G_排=G₂-G₁；
比較F_浮與G_排的大小關(guān)系可得：G-F=G₂-G₁．
③物體漂浮在水面上，只有部分浸入水中，我們要測(cè)量漂浮在木塊上的浮力，就要讓木塊漂浮在水面上，而不是浸沒．
故答案為：（1）減�。辉龃�；不變；不變；（2）B；（3）雞蛋上浮；C；（4）①C步驟中將水倒入溢水杯中；向溢水杯中加水，使水剛好與溢水杯口平齊；②G-F=G₂-G₁；③D．

點(diǎn)評(píng) 本實(shí)驗(yàn)中主要通過探究了浮力的大小與哪些因素有關(guān)，操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯，實(shí)驗(yàn)中要明確觀察的重點(diǎn)應(yīng)放在觀察物體浸沒的程度、彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化，并尋找它們之間的變化關(guān)系，最終分析出正確的結(jié)論．稱重法分析彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變化時(shí)物體受到浮力的變化，同時(shí)要注意控制變量法的應(yīng)用．
在“探究浮力的大小”實(shí)驗(yàn)中，用“稱量法”測(cè)出物體受到的浮力，即F_浮=G-F_拉；用兩次稱重測(cè)出物體在液體中排開液體的重力，進(jìn)行比較得出：物體在液體中受到的浮力，大小等于它排開的液體的重力．