Question

4．在探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中，同学们提出了如下猜想：
A．可能与液体的密度ρ₁有关；
B．可能与物体的密度ρ₂有关；
C．可能与物体的体积V₁有关；
D．可能与物体浸在液体中的深度有关；
小明所在的实验小组得到的实验器材有：柱形铁块一个，弹簧测力计一个，一杯水（足够多）、细线．
（1）只用这些器材，他们可以验证上述猜想中的D（填序号即可）是否正确．
（2）他们在验证猜想D的过程中，先让铁块静止在如图所示的状态，读出测力计的示数F₁，接着向下移动测力计和铁块，增大深度h，待铁块处于静止状态时，再读出测力计的示数F₂，继续增大h，重复上述操作，若每次测量，测力计的示数都相等，说明猜想D错误．
（3）实验时应先测圆柱体的重力，再放入水中测浮力，改变操作先后顺序会使浮力的测量结果偏大．
（4）若还想探究浮力是否和物体所受的重力有关，则需要添加的实验器材是：取两块体积相同的实心铁块和铝块．

Answer 1

分析 （1）根据控制变量法，若要探究浮力与其中一个量之间的关系，需保持其它量不变，但要改变需探究的量．
（2）根据称重法测浮力大小要在静止状态下读数，掌握影响浮力大小的因素：液体的密度和排开液体的体积．浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关；
（3）通过称重法可以测出物体在水中受到的浮力的大小，若测量顺序颠倒了，则物块从水中拿出时会沾有一部分水，影响实验结果，使结果偏大；
（4）若要探究浮力与重力的关系，则应选用控制变量法，控制其它量不变，只改变物体的重力进行实验，比较实验的结果是否受重力的影响．

解答 解：（1）因为器材中只有一个铁块，物体的体积和物体的密度是一定的，所以无法探究浮力与物体密度及体积的关系，不能验证AC；
题目中只给出了一杯水，所以无法探究浮力与液体密度的关系，不能验证B；
可以在实验中改变物体浸没在液体中的深度，所以可以验证D．
（2）由图知，物体完全浸没在水中，在实验过程中要保持物体静止时读数，不受液体阻力的影响，此时F_浮=G-F．通过实验发现每次测量，测力计的示数都相等，说明所受的浮力不变，即浸没在液体中的物体所受的浮力与物体浸在液体中的深度h无关，所以猜想D错误．
（3）若先测浮力再测重力时，由于物体上面沾有水，所测重力值偏大，根据公式F_浮=G-F，所测浮力也会偏大；
（4）若想探究浮力是否和物体所受的重力有关，应保持液体密度和物体排开液体的体积相同，并且物体的重力不同，所以可以取两块体积相同的铁块和铝块，测出它们各自的重力，分别用测力计吊着浸没到水中，读出测力计的示数，根据测力计的示数算出浮力，通过比较得出结论．
故答案为：（1）D；（2）静止；错误；（3）大；（4）取两块体积相同的实心铁块和铝块．

点评 此题是探究影响浮力大小的因素，掌握阿基米德原理，并注意控制变量法在此实验中的应用，同时考查了学生根据实验现象总结结论的能力．