Question

【题目】小明发现，挤瘪的牙膏袋沉在了水底，而将空牙膏袋鼓起来能够漂浮在水面上。受此现象启发，他进一步利用空牙膏袋、沙子和水等来探究物体的浮与沉：

(1)如图—1所示，挤瘪的牙膏袋沉在了水底，它所受的浮力小于重力；而鼓起来的空牙膏袋漂浮在水面上时，它所受的浮力_________重力（选填“大于”、等于”或“小于”）。牙膏袋中的空气质量可以忽略不计，那么以上两种情况下牙膏袋所受浮力大小不同的原因是___________________________；

(2)小明向鼓起的空牙膏袋中装入一些沙子后，再放入水中，装有沙子的牙膏袋又慢慢地沉入了水中。在牙膏袋逐渐浸没的过程中，它所受的浮力_________而完全浸没后继续下沉的过程中，它所受的浮力_________（两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）；

(3)小明在空牙膏袋中装入适量的沙子时，牙膏袋恰好能够悬浮在水中，此时它所受的浮力 _________（选填“大于”、“等于”或“小于”）重力；_________就是利用这一原理工作的；

(4)请你提出一种使沉底的牙膏袋可能浮起的不同于小明的实验方法______（自选实验用品不受限制）；

(5)小明进一步使用如图—2甲所示的实验装置探究浮力的大小与哪些因素有关，根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与物体A的下表面浸入水中的深度h的关系图像（如图—2乙）。由此可以推算出物体A的平均密度为_________kg/m3。（取g=10N/kg）

Answer 1

【答案】等于 排开液体的体积不同 变大 不变 等于 潜水艇 向水中加入食盐，增大液体的密度，使牙膏袋所受的浮力增大，从而实现上浮

【解析】

(1)[1]由图1知，鼓起来的空牙膏袋漂浮在水面上，受重力和浮力的作用而处于平衡状态，根据二力平衡条件可知，它所受的浮力等于重力。

[2]挤瘪的牙膏袋和鼓起来的空牙膏袋，所受的重力相等，但挤瘪的牙膏袋排开液体体积小，所受的浮力小，鼓起来的空牙膏袋排开液体的体积大，所受的浮力大。两种情况下牙膏袋所受浮力大小不同的原因是排开液体的体积不同。

(2)[3]牙膏袋逐渐浸没的过程中，排开液体的体积逐渐增大，所受的浮力变大。

[4]完全浸没后继续下沉的过程中，排开液体的体积不变，故它所受的浮力不变。

(3)[5]小明在空牙膏袋中装入适量的沙子时，牙膏袋恰好能够悬浮在水中，此时牙膏袋受重力和浮力而处于平衡状态，故浮力等于重力。

[6]因牙膏袋的体积不变，所受浮力不变，是通过改变自身重来现实沉浮的，潜水艇就是利用这一原理工作的。

(4)[7]向水中加入食盐，增大液体的密度，使牙膏袋所受的浮力增大，从而实现上浮。

(5)[8]由图乙知，当浸入深度为0时，此时物体示浸入液体，弹簧测力计的示数为1.2N，即弹簧测力计测的是物体所受的重力，即

当浸入深度为3cm时，此时物体恰好浸没液体中，弹簧测力计的示数为0.2N，此时物体受重力、浮力、弹簧测力计的拉力而处于平衡状态，故

根据阿基米德原理可得，物体的体积

由，可得物体的密度