Question

【題目】同學(xué)們用空塑料瓶和細(xì)沙等實驗器材探究影響浮力大小的因素。

（1）同學(xué)們根據(jù)生活經(jīng)驗提出了如下三種猜想，并舉出了相應(yīng)的實例。

猜想一，浮力的大小與物體的密度有關(guān)，實例：鐵塊可以在水中下沉，木頭可以浮在水面上。

猜想二，浮力的大小與液體的密度有關(guān)，實例：雞蛋可以在水中下沉，在鹽水中可以浮起來。

猜想三，浮力的大小與浸入液體的深度有關(guān)，實例：站在游泳池里，人越往下蹲感覺到水向上托自己的力越大。

為了驗證以上猜想是否正確，同學(xué)們選擇了裝入細(xì)沙的塑料瓶和其他實驗器材進行探究，實驗過程如圖13所示。

①根據(jù)實驗步驟d和_____（填序號），可以確定猜想二是正確的；

②根據(jù)實驗步驟c和d可以驗證猜想三是_____（選填“正確”或“錯誤”）；對猜想三對應(yīng)的實例，合理的解釋是：站在游泳池里，人越往下蹲，_______變大，所以浮力變大。

③要驗證猜想一是否正確，可以在塑料瓶中______________后再將塑料瓶浸沒于水中進行探究。

④同學(xué)們討論認(rèn)為，猜想一和猜想二中的實例反應(yīng)了物體的浮與沉可能與密度有關(guān)，要選用一個能漂浮在圖e中鹽水上的物體時，物體的密度應(yīng)小于___________g/cm3（計算結(jié)果保留1位小數(shù)）。

（2）同學(xué)們探究完影響浮力大小的因素后，又利用滑輪、完全相同但質(zhì)量未知的若干個鉤碼、溢水杯、量筒等器材，測量一個物塊的密度。設(shè)計的實驗步驟如下：

步驟一：用一根質(zhì)量不計的細(xì)線一端系住物塊兒，另一端繞過定滑輪掛住3個鉤碼，此時物塊、鉤碼靜止不動，并將注滿水的溢水杯置于物塊下方，如圖所示；

步驟二：移去1個鉤碼后，物塊下降浸入水中再次靜止不動，此時物塊有一半的體積露出水面；

步驟三：將溢出的水全部倒入量筒中，水的體積如圖所示。

實驗中不計一切摩擦，則溢出水的體積為_____cm3；物體的質(zhì)量為_____g；物體的密度為_____g/cm3。

Answer 1

【答案】e 錯誤 排開液體的體積 裝入細(xì)沙 1.1 30 90 1.5

【解析】

（1）要驗證猜想二：浮力的大小與液體的密度有關(guān)，應(yīng)選擇物體所處的深度和浸沒的體積相同，而液體的種類（密度）不同的d、e再次實驗；

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，物體浸沒水中受到的浮力F浮=0.4N-0.06N=0.34N；物體浸沒在鹽水中受到的浮力F浮=0.4N-0.02N=0.38N；浮力不相等，說明浮力的大小與液體的密度有關(guān)，可以確定猜想二是正確的；

（2）在c、d實驗中，排開液體的體積，密度相同，而物體所處的深度不同，受到的浮力相同；故得出：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)�？梢则炞C猜想三是錯誤的；

對該猜想對應(yīng)的實例，合理的解釋是：在游泳池里，人越往下蹲排開水的體積越大，人受到的浮力越大，說明浮力的大小與物體排開液體的體積有關(guān)；

（3）要驗證猜想一是否正確，即浮力的大小與物體的密度有關(guān)，根據(jù)控制變量法要改變物體的密度，在物體體積不變時，在塑料瓶中添加一些細(xì)砂可以改變塑料瓶整體的密度；

（4）由a、c兩圖知，物體浸沒在水中所受浮力：F浮=G-F′=0.4N-0.06N=0.34N；

物體浸沒在鹽水中受到的浮力F浮′=0.4N-0.02N=0.38N；

由阿基米德原理可得：F浮=ρ水gV排=0.34N------（Ⅰ），F(xiàn)浮′=ρ鹽水gV排=0.38N-------（Ⅱ）

浸沒時V排相等，由（Ⅰ）（Ⅱ）可得鹽水的密度：

。

則物體的密度應(yīng)小于1.1g/cm3。

（5）設(shè)一個鉤碼的質(zhì)量為m，

由圖可知，溢出量筒中水的體積為V=30cm3=3×10-5m3，

物體受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10-5m3=0.3N，

由“移去1個鉤碼后，物塊下降浸入水中再次靜止不動，此時物塊有一半的體積露出水面”

可得，G-F浮=F拉，使用定滑輪不省力也不費力，

則3mg-F浮=2mg，即3mg-0.3N=2mg

解得m=0.03kg=30g，

即物體的重力等于三個鉤碼的重力，則物體的質(zhì)量等于三個鉤碼的質(zhì)量m=30g×3=90g；

物塊有一半的體積露出水面，則物體的總體積為：V=2×30cm3=60cm3，

物體的密度為：；