Question

5．同學們在認識和研究浮力時，進行了如下的探究：
（1）如圖1所示，小明在玻璃圓筒的兩端蒙上繃緊程度相同的橡皮膜，將其浸沒在水中，出現(xiàn)如圖所示的實驗現(xiàn)象，說明浮力產(chǎn)生的原因是：上下兩個表面受到的壓力差．
（2）小王利用彈簧測力計和帶有標記線的長方體物塊等器材，進行了如圖2所示的實驗．
①由圖甲、乙、丙、丁可知當物體逐漸浸入水中時，所受浮力變大（填“變大”、“變小”或“不變”），實驗說明：浸在同一種液體中的物體受到浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)．
②由圖丁和戊可以得出結(jié)論：浮力的大小與液體的密度有關(guān)．
③物塊在酒精中完全浸沒時受到浮力1.4N，物塊的體積2×10^-4m³．
④本實驗?zāi)芊裾f明物體浸在同種液體中，所受浮力大小與浸入液體的深度無關(guān)？否．（填“能”或“否”）

Answer 1

分析 （1）物體浸在液體（或氣體）中，物體將受到的液體（或氣體）對它產(chǎn)生的壓力，求出合力，即受到的浮力，從而得出浮力產(chǎn)生的原因是液體（或氣體）對物體上下表面的壓力差；浮力的方向是豎直向上的．
（2）①根據(jù)圖中物體浸入到液體中的體積和彈簧測力計示數(shù)的變化，結(jié)合F_浮=G-F_拉分析浮力大小和排開液體體積之間的關(guān)系；
②為了探究浮力大小與液體的密度有無關(guān)系，應(yīng)控制物體排開液體的體積相同而液體的密度不同，分析圖示實驗，然后答題；
③根據(jù)F_浮=G-F_拉求得浮力，再利用F_浮=ρ_液gV_排可求得物塊排開水的體積，因為全部浸沒，V_排=V．
④探究浮力與物體浸入液體深度的關(guān)系，應(yīng)控制液體密度與物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同．

解答 解：（1）當玻璃圓筒沿水平方向放置時，由于同一深度，液體壓強相等，且受力面積相等，所以水對玻璃圓筒兩端的橡皮膜的壓力F_向左和壓力F_向右的大小相等，當玻璃圓筒沿豎直方向放置時，水對玻璃圓筒兩端的橡皮膜的壓力F_向上大于F_向下，豎直方向的合力不為0，方向豎直向上；
結(jié)合圖1可知，液體會對正方體產(chǎn)生一個向上的和向下的壓力不相等，壓力差F_差=F_向上-F_向下，．實際上，這個壓力差就是液體對正方體的浮力．
（2）①根據(jù)圖中物體浸入到液體中的體積和彈簧測力計示數(shù)的變化，物體進入到液體中的體積越大，即排開液體的體積越大，彈簧測力計的拉力越小，根據(jù)F_浮=G-F_拉可知，物體重力不變，物體受的浮力會越大；由此說明浸在同一種液體中的物體受到浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)．
②分析圖丁和戊可知，物體全部浸沒在液體中，排開液體體積相同，液體密度不同，浮力不同，液體密度越大，浮力越大，
因此可得出結(jié)論：浮力的大小與液體的密度有關(guān)．
③物塊在酒精中完全浸沒時受到浮力F_浮酒精=G-F₄=5.6N-4.2N=1.4N，
由F_浮=ρ_液gV_排可得，
物塊在水中完全浸沒時受到浮力F_浮水=G-F₃=5.6N-3.6N=2N，
V_排=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-4m³；
因為全部浸沒，物塊的體積V=V_排=2×10^-4m³；
④探究浮力與物體浸入液體深度的關(guān)系，應(yīng)控制液體密度與物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同，而本實驗沒有體現(xiàn)物體排開液體的體積相同而物體浸沒在液體中的深度不同這一步驟，所以本實驗不能說明物體浸在同種液體中，所受浮力大小與浸入液體的深度無關(guān)．
故答案為：（1）上下兩個表面受到的壓力差；（2）①變大；物體排開液體的體積；②浮力的大小與液體的密度有關(guān)；③1.4；2×10^-4；④否．

點評 本題考查了探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)的實驗以及控制變量法的使用，實驗中要明確觀察的重點應(yīng)放在觀察物體浸沒的程度、彈簧測力計的示數(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．