Question

12．利用如图的器材（水任意取），研究“物体漂浮在液面时，所受浮力与自身重力的大小关系”，即物体漂浮的条件．围绕主要实验步骤，回答有关问题：
（1）向量筒中注入适量的水；
（2）在质量约为几克的小塑料瓶中放入适量的螺丝钉，使它能浮在水面上；
问题：小塑料瓶本身就能浮在水面，而实验时为什么还要放入适量的螺丝钉呢？请说明“放入适量螺丝钉”的好处使小塑料瓶重些，能用弹簧测力计较准确地测出它的重力，同时使小塑料瓶有较大的体积浸在水中，减小实验误差；
（3）测出放有螺丝钉的小塑料瓶的重力G；
（4）读出量筒中水的体积V₁；将小塑料瓶放到量筒中，稳定时读出水面对应的刻度V₂；则小塑料瓶所受浮力的表达式是：F_浮=ρ_水（V₂-V₁）g；
（5）比较小塑料瓶所受浮力与重力的大小关系，可以初步得出结论．

Answer 1

分析 （2）因塑料瓶质量较轻，故用弹簧秤测量时误差较大，应增大塑料瓶的质量，同时增大浸入水中的体积；
（4）利用排水法求出塑料瓶排开水的体积，再由阿基米德原理求塑料瓶受到的浮力；
（5）由物体的浮沉条件可知需比较的物体量．

解答 解：（2）因塑料瓶质量较小，故弹簧测力计的示数及浸入水中部分均较小，故为了增大弹簧测力计的示数可以放入螺丝钉使塑料瓶重一些，能用弹簧测力计较准确地测出它的重力，同时使塑料瓶有较大体积浸在水中，减小实验误差；
（4）量筒内的水变化了V₂-V₁，说明塑料瓶浸入水中的体积为V₂-V₁，由阿基米德原理推导公式可得：F_浮=ρ_水（V₂-V₁）g；
（5）要得出物体漂浮的条件，应比较浮力与重力的大小关系．
故答案为：（2）使小塑料瓶重些，能用弹簧测力计较准确地测出它的重力，同时使小塑料瓶有较大的体积浸在水中，减小实验误差；
（4）F_浮=ρ_水（V₂-V₁）g；
（5）浮力与重力．

点评 本实验考查了学生对物体的漂浮条件和阿基米德原理的掌握和运用，难度较大，应认真审题结合所学过的实验知识进行解答；分析时注意如何减小实验误差．