Question

小明同学通过实验来研究影响浮力大小的因素，做了如图所示的一系列实验．

（1）对比分析①②③两次实验，得出的结论是______；
对比分析①③④两次实验，得出的结论是______；
对比分析①④⑤两次实验，得出的结论是______；
（2）小明想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”．他找来薄铁片、烧杯和水进行实验．实验步骤如下：
步骤一：将铁片放入盛水的烧杯中，铁片下沉至杯底．
步骤二：将铁片弯成“碗状”再放入水中，它漂浮在水面上．
通过分析可知，第一次铁片受到的浮力______第二次铁片受到的浮力（选填“大于”“等于”或“小于”）；
小明得出：物体受到的浮力与其形状有关．小明得出错误结论的原因是：他只关注了铁片形状的改变，忽视了______对浮力大小的影响．
（3）“曹冲称象”的故事流传至今如图所示，最为人称道的是曹冲采用的方法，他把船上的大象换成石头，而其他条件保持不变，使两次的效果（船体浸入水中的深度）相同，于是得出大象的重就等于石头的重．人们把这种方法叫“等效替代法”．请你写出他运用的与浮力相关的物理知识______．

Answer 1

【答案】分析：（1）物体浸在液体中受到浮力作用，物体受到浮力大小跟液体的密度和物体排开液体的体积有关，在物体排开液体体积一定时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大；在液体的密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大．
物体浸没在液体中受到浮力大小跟物体浸没在液体的深度没有关系．
（2）浸没在液体底部的物体受到的浮力小于物体的重力，漂浮在液面上的物体上受到的浮力等于物体的重力．物体受到的重力不变，比较两次受到的浮力大小．
用实验来探究物理结论时，一个物理量受到多个因素影响时，一定采用控制变量法．
（3）漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体的重力．
解答：解：（1）①③实验得，物体受到的浮力为4N-3N=1N，①②实验得，物体受到的浮力为4N-3.6N=0.4N，实验③物体排开液体体积大，受到的浮力大，所以液体密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；
①③实验得，物体受到的浮力为4N-3N=1N，①④实验得，物体受到的浮力也为4N-3N=1N，实验③④物体排开液体体积相等，受到的浮力相等，所以浸没在液体中的物体受到的浮力跟物体浸没的深度没有关系；
①④实验得，物体受到的浮力为4N-3N=1N，①⑤实验得，物体受到的浮力为4N-2.8N=1.2N，所以物体排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大．
（2）将铁片放入盛水的烧杯中，铁片下沉至杯底，铁片受到的浮力小于铁片的重力；将铁片弯成“碗状”再放入水中，它漂浮在水面上，“碗状”铁片受到的浮力等于铁片的重力；铁片弯成碗状，形状变化，重力不变，所以第一次受到的浮力小于第二次受到的浮力．
小明探究过程中，只注意铁片形状的改变，没有控制铁片排开液体的体积的变化．控制变量法没有控制好．
（3）大象在船上时，大象和船的总重等于船受到的浮力；把大象换成石头，石头和船总重等于船受到的浮力；船上放大象和船上放石头，船排开水的体积相同，船受到的浮力相同，所以石头和大象的重相同．这种方法是等效替代法．此方法中主要利用漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体自身的重力．
故答案为：
（1）液体密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；浸没在液体中的物体受到的浮力跟物体浸没的深度没有关系；物体排开液体的体积一定时，液体的密度越大，物体受到的浮力越大；
（2）小于；物体排开液体的体积；
（3）漂浮在液面上的物体所受浮力等于物体自身重力．
点评：掌握浮力大小的影响因素，采用控制变量法探究浮力大小跟影响因素之间的关系．漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体的重力，这个结论应用很广泛．