Question

6．小明和小麗看到潛水艇和鯊魚在水中自由浮沉，于是想探究物體的浮沉與哪些因素有關(guān)，小明的實驗知圖所示，用一個塑料藥瓶裝上小石子，測出重力和浸入水中時的彈簧測力計的示數(shù)．經(jīng)過改變石子的多少進行了多次實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)瓶子的總重大于0.6N時，瓶子在水中下沉，小于0.6N時，浸沒水中后上�。�小明得出的結(jié)論是物體的浮沉決定于物體重力的大小．
小麗認為小明的結(jié)論不對，她把石子放在小氣球內(nèi)扎緊密封，總質(zhì)量為30g，投入盛有40cm³水的量筒中，讀數(shù)為55cm³，氣球沉入水底，然后把氣球吹大密封放入水中，氣球漂浮在水面上，經(jīng)過仔細調(diào)節(jié)，放入水中恰好懸浮時，量筒的讀數(shù)70cm³（g取10N/kg）
（1）小瓶子浸沒水中時，受到的浮力為0.6N，瓶子的體積為6×10^-5m³．
（2）小麗實驗中氣球懸浮時，受到的浮力為0.3N，氣球漂浮時，量筒讀數(shù)為70cm³．
（3）小明得出錯誤結(jié)論的原因是沒有說明物體受到的浮力不變，所以不正確，綜合兩人實驗，浸沒液體中的物體浮沉決定于重力和浮力的大小關(guān)系．

Answer 1

分析 （1）瓶子浸沒水中時利用稱重法即可求出根據(jù)瓶子受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理即可求出瓶子的體積；
（2）氣球懸浮時，根據(jù)量筒水面對應(yīng)的刻度值求出此時排開的水的體積，根據(jù)阿基米德原理即可求出氣球受到的浮力；氣球漂浮時，根據(jù)物體漂浮和懸浮的條件F_浮=G即可判斷出排開的水的體積變化，從而可知量筒中水的讀數(shù)；
（3）浮力大小與液體的密度和排開液體的體積有關(guān)，根據(jù)物體受力情況即可判斷物體浮沉的原因．

解答 解：（1）瓶子浸沒水中時，根據(jù)稱重法可知，瓶子受到的浮力：
F_浮瓶=G-F=2.4N-1.8N=0.6N；
根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排可得，瓶子的體積：
V=V_瓶排=$\frac{{F}_{浮瓶}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.6N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=6×10^-5m³；
（2）氣球懸浮時，V_排=70cm³-40cm³=30cm³=3×10^-5m³，
則氣球受到的浮力：F_浮球=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3×10^-5m³=0.3N；
根據(jù)物體漂浮、懸浮的條件可知：氣球漂浮時，F(xiàn)_浮球′=G=F_浮球=0.3N；
由于浮力不變，則氣球漂浮與懸浮時排開的水的體積相同，所以量筒的讀數(shù)不變，仍為70cm³；
（3）浸在水中的物體受重力和浮力的作用，小明是在浮力不變的條件下得出結(jié)論的，這時物體的浮沉決定于物體重力的大�。�小明得出的結(jié)論沒有說明物體受到的浮力不變，所以是不正確的．
綜合兩人實驗，浸沒液體中的物體浮沉決定于重力和浮力的大小關(guān)系．
故答案為：（1）0.6；6×10^-5；（2）0.3；70；
（3）沒有說明物體受到的浮力不變，所以不正確；重力和浮力的大小關(guān)系．

點評 本題考查物體的浮沉條件的探究和阿基米德原理的應(yīng)用，關(guān)鍵是物體懸浮和漂浮排開水的體積的判斷．