Question

17．为了探究浮力大小跟哪些因素有关，某兴趣小组的同学，用同一物体进行了如图所示的操作，并记下物体静止时弹簧测力计的示数．图乙中物体未放入前溢水杯装“满”了水，物体浸没后，水全部溢出到旁边的小烧杯中．溢出水倒入量筒后的情况如图丁所示．
（1）为探究浮力的大小与液体密度的关系，应选择甲丙两图，结论是当排开液体体积相同时，液体密度越大，物体所受浮力越大；
（2）该小组同学通过比较甲、乙两图中F₁和F₂的大小，得到“浮力大小与物体浸没的深度有关”的结论，此结论是错误（选填“正确”或“错误”）的，理由是当物体碰到容器底部，受到容器对它的支持力．
（3）根据浮力的知识，由图示信息可得：物体浸没在水中时所受浮力的大小为0.5N；图丙中盐水的密度为1.2×10³kg/m³．（g取10N/kg，水的密度为1.0×10³ kg/m³）
（4）爱动手的小明在经历上述探究实验后又制作了如图戊装置--“浮沉子”，将装有适量水的小瓶瓶口向下，使其漂浮在大塑料瓶内的水面上，将大塑料瓶密封后，用力挤压塑料瓶后，小瓶下沉；小芳也学着做了一套该装置，可用力挤压大塑料瓶后，小瓶却始终不能下沉，则可能的原因是小瓶内的水太少．（答出一种即可）

Answer 1

分析 （1）探究浮力的大小与液体密度的关系时应控制排开的液体的体积相同；根据浮力大小得出结论；
（2）探究浮力的大小与液体密度的关系，控制的变量应该是排开水的体积和浸没的深度；探究浮力的大小与浸没深度的关系，控制的变量应该是排开水的体积和液体的密度，改变深度，但不能接触容器底；
（3）读出排开水的体积，根据F_浮=G_排=ρ_水gV_排求出浮力；根据F_浮=G-F_拉求出物体重力和物体在盐水中受到的浮力，根据F_浮=ρ_盐水gV_排求出盐水的密度．
（4）浮力大于重力，物体上浮；浮力小于重力，物体下沉．在气体质量一定时，气体体积越小压强越大．

解答 解：（1）探究浮力的大小与液体密度的关系时，应控制排开的液体的体积相同，密度不同，故选甲丙；物体在甲中受到的浮力为1.5N-1.2N=0.3N，在丙中受到的浮力为1.5N-1.4N=0.1N，由此可知，当排开液体体积相同时，液体密度越大，物体所受浮力越大；
（2）探究浮力的大小与浸没深度的关系，控制的变量应该是排开水的体积和液体的密度，改变深度，选择图甲和乙，比较F₁和F₂的大小，得出结论，但是图乙中的物体接触了容器底，使得读数变小，产生了错误结论；
（3）量筒中排开水的体积V_排=50cm³=50×10^-6m³，
物体浸没在水中时所受浮力F_浮=G_排=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×50×10^-6m³=0.5N，
物体重力G=F_浮+F_拉=0.5N+1.5N=2N，
物体在盐水中受到的浮力F_浮′=G-F_拉′=2N-1.4N=0.6N，
由F_浮=ρ_盐水gV_排得：
盐水的密度：
ρ_盐水=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{0.6N}{10N/kg×50×1{0}^{-6}{m}^{3}}$=1.2×10³kg/m³．
（4）装有水的小瓶瓶口应向下放置大塑料瓶的水面上．在小瓶中放入的水要适量；水过少了，使小瓶子的重力偏小，会导致手捏大瓶时，小瓶可能不沉入水中．
故答案为：（1）甲丙；当排开液体体积相同时，液体密度越大，物体所受浮力越大；（2）错误；当物体碰到容器底部，受到容器对它的支持力；（3）0.5；1.2×10³；（4）小瓶内的水太少．

点评 此题主要考查的是学生对浮力大小影响因素、浮力计算公式的理解和掌握，弄明白控制变量法在实验中的应用是解决此题的关键．