Question

橡皮薄膜一块，滴管一支．细绳若干．如图所示，将小药瓶打孔，瓶内放一小段铁丝，灌上水盖紧，将广口瓶注入水，一只手拿瓶，另一只手用带有弯钩的滴管，向小药瓶一点点注入空气，并反复实验小瓶下沉的情况，直到小瓶上方的空气量恰能使小瓶在水中缓慢上浮为止，用橡皮膜密封广口瓶的瓶口，用手压薄膜，小瓶自动下沉，便算成功．观察实验现象：浮沉子的浮沉．
（1）用手压薄膜，浮沉子下沉．
（2）拿开手，薄膜恢复，浮沉子上浮．
（3）轻压薄膜到一定程度，浮沉子悬浮于水中．
思考并回答：
（1）浮沉子浮沉的关键因素是什么？为什么会浮与沉？
（2）浮沉子上浮或下沉时，浮沉子中的空气体积有何变化？为什么会有这一变化？
（3）如果大气压强发生变化，是否会影响到浮沉子的浮沉变化？

Answer 1

分析：（1）物体的浮沉情况要根据浮沉条件来进行判断，当浮力大于重力时，物体上浮，当浮力小于重力时，物体下沉，当浮力等于重力时，物体漂浮或悬浮．
（2）根据阿基米德原理可知排开的水的体积大小．再根据在气体的温度和质量一定时，气体体积越小，气体压强就越大来解答此题．
（3）大气压强变大，浮沉子将下沉一些，反之相反．

解答：解：（1）浮沉子浮沉的关键原因是浮力的大小；当F_浮＞G时，物体上浮，反之下沉．
手压薄膜，压强增大，空气体积压缩；此压强传递到浮沉子底部．浮沉子所受浮力小于浮沉子所受重力，它就下沉，不再压膜，膜和空气之间压强减小，此压强传递到浮沉子底部，那里的压强减小，浮沉子所受浮力大于浮沉子所受重力，它就上升．（2）上浮时体积变大；下沉时体积减小，体积的变化决定于气体压强，压强大，体积变小（在温度不变条件下）．
（3）大气压强变大，浮沉子下沉，大气压强变小，浮沉子将上浮一些．

点评：解答此题要掌握阿基米德原理和物体的浮沉条件的相关知识；阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力的作用，浮力大小等于物体排开的液体的重力；浮沉条件是我们应该熟知的重要知识，根据它可以判断物体浮沉，也可以在已知浮沉的情况下判断浮力与重力的关系．