Question

媛媛和海红同学想知道中国“远征号”潜水艇在南海中执行任务是如何实现浮沉的？她们准备了一个小塑料空药瓶、干抹布、弹簧测力计、烧杯等器材，模拟潜水艇浮沉，做了“探究物体浮沉条件”的实验．请你在下面横线上填人相应正确的内容．
（1）她们首先探究物体下沉的条件，并按如图（a）、（b）测量了一些量，过程如下：
A．将部分螺母放人塑料瓶中，旋紧瓶盖，浸没水中松手后，观察到小瓶下沉；
B．捞出小瓶，用抹布擦干小瓶；
C．将小瓶挂在弹簧测力计下，读出其重力为

2.4

N；
D．将小瓶浸没水中，如图b所示，则小瓶受到的浮力为

0.6

N；
E．分析比较数据得出物体下沉的条件为：

浮力小于重力

．
（2）她们接着探究物体上浮的条件，过程如下：
A．捞出小瓶，用抹布擦干小瓶，

取出螺母

，旋紧瓶盖；
B．用弹簧测力计测出此时小瓶的重力；
C．将小瓶浸没水中松手后，观察到小瓶上浮，在小瓶露出水面前，它受到的浮力

等于

上面（1）A步骤中小瓶下沉时的浮力（填“大于”、“小于”或“等于”），判断的依据是：

根据F_浮=ρ_液gV_排，其中ρ_液和V_排未变，所以F_浮不变

；
D．分析比较数据得出物体上浮的条件为：

浮力大于重力

．
（3）做完实验，她们将图（c）潜水艇结构模型与实验所用的小药瓶进行比较，发现潜水艇与小药瓶实现浮沉有共同之处．潜水艇的原理是靠改变

自身的重力

而实现浮沉的．

Answer 1

分析：（1）根据图示弹簧测力计确定弹簧测力计的分度值，读出弹簧测力计的示数；小瓶所受重力与小瓶浸没在水中时弹簧测力计的示数之差等于小瓶受到的浮力；分析实验数据可以知道物体下沉的条件．
（2）根据阿基米德原理，小塑料瓶受到的浮力等于塑料瓶排开水的重力，由密度公式的变形公式及G=mg求出塑料瓶受到的浮力；根据塑料瓶受到的浮力与重力的关系可以得出物体上浮的条件．
（3）潜水艇浸没在水中，潜水艇的体积不变（排开水的体积不变），受到的浮力不变；通过让海水进、出压力舱改变潜水艇受到的重力，根据物体的浮沉条件分析是怎么上浮或下沉的．

解答：解：（1）C、由图（a）可知，弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是2.4N，塑料瓶重力G=2.4N；
D、由图（b）可知，弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是1.8N，塑料瓶所受到的浮力为F_浮=2.4N-1.8N=0.6N；
E、由实验步骤可知，F_浮＜G，此时所料瓶下沉，因此物体下沉的条件是F_浮＜G．
（2）A．捞出小瓶，用抹布擦干小瓶，取出螺母，旋紧瓶盖；
C、根据阿基米德原理可求得塑料瓶受到的浮力等于塑料瓶排开水的重力，
根据F_浮=ρ_液gV_排，其中ρ_液和V_排未变，所以F_浮不变，即F_浮=m_水g=ρ_水V_排g=ρ_水（V₂-V₁）g=ρ_水g（V₂-V₁）．
D、由实验步骤可知，F_浮＞G，此时所料瓶上浮，因此物体上浮的条件是F_浮＞G．
（3）潜水艇靠向水舱内充水和排水，来改变潜水艇的重力；而潜水艇由于排开液体体积不变，所受浮力不变；所以通过改变自身重力来改变潜水艇的浮沉．
故答案为：（1）2.4；0.6；浮力小于重力．   
（2）取出螺母；等于；根据F_浮=ρ_液gV_排，其中ρ_液和V_排未变，所以F_浮不变；浮力大于重力．
（3）自身的重力．

点评：本题考查探究物体的浮沉条件的实验，在实验中应注意实验原理、弹簧秤的读数、实验中的注意事项等；本题主要考查学生对控制变量法的掌握，控制变量法是初中物理实验探究中经常采用的方法，一定要会运用这种方法研究问题．