Question

16．在“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實驗中，
Ⅰ．甲同學(xué)猜想“浮力的大小可能跟該物體的體積有關(guān)”．
Ⅱ．乙同學(xué)根據(jù)從井中提水時發(fā)現(xiàn)盛滿水的桶露出水面越多，提桶的力就越大．由此他猜想：“浮力大小可能與物體排開液體體積有關(guān)”．
（1）在老師的指導(dǎo)下，甲同學(xué)設(shè)計了如下實驗進行驗證：①用兩個大小不同的塑料瓶分別裝上不等質(zhì)量的細沙，使他們的總質(zhì)量相等．②把兩瓶藥瓶放入水中均能在水面漂浮，如圖1所示：根據(jù)二力平衡的知識可知：藥瓶受到的浮力大小等于藥瓶受到重力的大小，則這兩個藥瓶所受到的浮力大小相等（選填“相等”或“不相等”）．實驗證明該同學(xué)的猜想是錯誤的（選填“正確”或“錯誤”）．
（2）乙同學(xué)找來一個金屬圓柱體，彈簧測力計和燒杯等器材進行了如圖所示的探究．
①分析圖2中彈簧測力計示數(shù)的變化可知，物體排開液體的體積越大，所受的浮力越大．
②實驗結(jié)束后，小明繪制了彈簧測力計對金屬圓柱體的拉力和金屬圓柱體所受浮力隨浸入液體深度變化的曲線，如圖3所示．分析圖象可知：曲線a（選填“a”或“b”）描述的是金屬圓柱體所受浮力的變化情況，該金屬圓柱體所受的重力為2.7N，金屬圓柱體的密度為2.7×10³千克/米³．

Answer 1

分析 （1）兩藥瓶漂浮，通過受力分析，根據(jù)二力平衡知識可知：浮力與重力的關(guān)系．
根據(jù)浮力相等可知：該同學(xué)的猜想是錯誤的，一次實驗結(jié)論不具有普遍性．
（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根據(jù)浮力大小和排開液體體積之間的關(guān)系判斷出哪一條圖象是浮力變化的圖象，哪一條是拉力變化的圖象；
根據(jù)拉力變化的圖象可知，物體沒有浸入到水中前的拉力即為物體的重力G；根據(jù)浮力變化的圖象可得物體完全浸沒時的浮力，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出物體的體積，再根據(jù)G=mg=ρgV求出物體的密度．

解答 解：（1）兩藥瓶漂浮，受浮力和重力作用，根據(jù)二力平衡知識可知：浮力與重力是一對平衡力，則浮力與重力相等，由于兩藥瓶的質(zhì)量相等，則重力相同，所以這兩個藥瓶所受到的浮力大小相等，由此可知，該同學(xué)的猜想是錯誤的；
（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，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；
②因為在物體全部浸沒前，物體進入到液體中的深度越深．排開液體的體積越大，浮力越大；物體全部浸沒后，排開液體的體積不變，根據(jù)F_浮=ρgV_排可知，浮力不再變化；所以圖象a符合金屬圓柱體所受浮力和浸入深度的關(guān)系；
圖象b是彈簧測力計對金屬圓柱體的拉力變化圖象，物體沒有浸入到水中前的拉力即為物體的重力G=F=2.7N；
由圖象a可知，圓柱體完全浸沒后，圓柱體受的浮力為F_浮=1N，
由浮力公式F_浮=ρ_水gV_排可知，物體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
重力：G=mg=ρgV，則：物體的密度：ρ_物=$\frac{G}{gV}$=$\frac{2.7N}{10N/kg×1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=2.7×10³kg/m³．
故答案為：（1）相等；錯誤；（2）①越大；②a；2.7；2.7×10³．

點評 本題考查了探究影響浮力大小因素實驗，要掌握稱重法測浮力的方法、應(yīng)用浮力公式即可解題，應(yīng)用控制變量法是正確解題的關(guān)鍵．