Question

1．（一）物理学习小组准备探究“浮力大小与哪些因素有关”
同学们利用以下器材对这些猜想进行了探究．
器材：两个弹簧测力计（一个量程为0-3N，分度值为0.1N）、实心圆柱体铜块甲：高度为5cm，横截面积为2cm²；实心圆柱体铜块乙：高度为6cm，横截面积为5cm²；实心圆柱体铝块丙：高度为6cm，横截面积为5cm²；一块橡皮泥、三个相同的大烧杯（底面积为40cm²），分别装有一定量的水、酒精、盐水溶液、刻度尺、细线．
他们设计了如下的实验：
①用弹簧测力计挂住实心铜块甲，称出铜块的重力，如图A；
②用弹簧测力计挂住实心铜块甲，把它慢慢浸入到水中，读出铜块在不同深度时弹簧测力计的示数，如图B、C、D、E、F；
③用弹簧测力计挂住实心铜块甲，把它慢慢浸入到盐水中，读出铜块在与图E中深度相同时弹簧测力计的示数，如图G．

实验时，他们发现了一个问题，在如图B、C、D、E、F、G中弹簧秤的示数变化很不明显，主要原因是铜块体积太小，所受浮力太小．
同学们经过讨论，认识到了问题，并对实验进行了改进：用铜块乙代替铜块甲，用酒精代替了水，顺利地完成了实验，分别记下圆柱体下表面所处的深度h和弹簧测力计的示数F．实验数据如表：

实验次数	1	2	3	4	5	6	7
h/cm	0	2	4	6	7	8	9
F/N	2.70	2.59	2.48	2.37	2.37	2.37	2.30

（1）在第②步的图D中铜块乙所受浮力F_浮=0.33N．
（2）分析第②步的图B、C、D，说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关．
（3）分析第B、C、D步，说明浮力大小跟排开液体的体积有关．
（4）分析第E、G步，说明浮力大小跟液体的密度有关．
（5）分析第D、E、F步，说明浮力大小跟浸没在液体中的深度无关．
（6）这种研究物理问题的方法叫控制变量法．
（二）物理小组的同学们体验到了科学探究的乐趣，想继续探究一下“液体内部压强与深度关系”，怎么探究呢，于是展开了讨论，有同学提出不需要重新设计实验，就用上面实验中的数据就可以得到液体压强的特点，请你帮他分析一下：
（1）在图B中物体下表面处受到液体的压强为200 Pa；
（2）由图A及B、C、D、E、F几组数据可以得到液体压强与液体的深度有关．

Answer 1

分析 （一）实验中，应选取较大的物块来进行实验，使弹簧测力计的示数变化较明显；
利用称重法可求出物体所受的浮力．根据控制变量法，可分析浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关；
（二）利用液体压强的公式p=ρgh，知道物体的深度可计算液体压强的大小；同样利用控制变量法，可得出液体压强与液体深度的关系．

解答 解：（一）由题意可知，实心圆柱体铜块甲：高度为5cm，横截面积为2cm²；由于其体积太小，浸入水中时所受浮力太小，所以弹簧测力计示数不明显；
（1）在第②步的图D中铜块完全浸没，物块乙所受浮力F_浮=G-F_拉=2.70N-2.37N=0.33N．
（2）分析第②步的图B、C、D，可以看出，随着排水体积增大，弹簧测力计的示数逐渐减小，说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关．
（3）分析第B、C、D步，随着排水体积增大，弹簧测力计的示数逐渐减小，说明浮力大小跟排开液体的体积有关．
（4）分析第E、G步，物体的排开液体体积相同，液体密度不同，说明浮力大小跟液体的密度有关．
（5）分析第D、E、F步，物体的深度不同，其他条件相同，说明浮力大小跟浸没在液体中的深度无关．
（6）这种研究物理问题的方法叫控制变量法．
（二）（1）在图B中物体下表面处的深度为2cm=0.02m，
受到液体的压强为：p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.02m=200Pa；
（2）如果根据圆柱体下表面所处的深度h，依次计算出图B、C、D、E、F中物体下表面所受的压强，会发现，深度越深、压强越大，故由图A及B、C、D、E、F几组数据可以得到液体压强与液体的深度有关．
故答案为：（一）铜块体积太小，所受浮力太小；
（1）0.33；（2）物体排开液体的体积；（3）B、C、D；（4）E、G；（5）D、E、F；（6）控制变量法；
（二）（1）200；（2）B、C、D、E、F．

点评 本题考查了探究“浮力大小与哪些因素有关”实验中，器材的选择、控制变量法的运用、实验现象与实验数据的分析，以及通过浮力的探究过程找出浮力与液体压强知识的联系，综合性较强，有一定难度，应细心作答．