Question

12．某科学兴趣小组收集了许多可乐瓶，同学们觉得用这些可乐瓶可以做许多实验，于是同学们各自设计出了以下实验：

（1）甲同学用它来做“浮沉子”实验探究沉浮条件，实验步骤：将一个气球调整到适当大小用铁夹住然后放入装满水的可乐瓶中，盖紧瓶盖，用力挤压瓶子就可以调节气球的沉浮．但在某次实验中不管怎么用力挤压瓶都无法使气球下沉，四位同学分别提出了以下改进措施，可行的是甲、丙（选序号）
甲：在气球下方绑一枚小铁钉
乙：将气球稍吹大一点
丙：放掉气球内适量的气体
丁：向水中加点食盐
（2）下列事例中与“浮沉子”原理相同的是A
A．鱼的上浮与下沉
B．潜水艇的沉浮
C．观光旅游的热气球
D．密度计
（3）乙同学用可乐瓶来做“浮力秤”，实验步骤：将可乐瓶去底盖，盖紧瓶盖在瓶盖这一端绑一小沙包，使可乐瓶能竖直漂浮在水中，然后放在清水中标好刻度如右图所示，当在瓶中放入一定质量的物体后，瓶将下沉一些．根据水面对应的刻度就可以读出物体的质量．现将此浮力秤放在深度足够的盐水中则会导致测量值偏小（“偏大”或“偏小”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）根据塑料瓶受到的浮力与重力的关系利用F_浮=ρ_液gV_排可以判断；
（2）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；
（3）此浮力秤放在深度足够的盐水中，在浮力秤中放入被测物体时，根据排开水的体积变化即可判断．

解答 解：
（1）由于可乐瓶中装满水，挤压可乐瓶时水会压缩气球的体积，此时气球排开水的体积减小，根据F_浮=ρ_液gV_排可知气球受到的浮力会减小，当浮力小于气球的重力时，该气球下沉；
由于不管怎么用力挤压瓶都无法使气球下沉，说明气球受到的浮力仍大于它的重力；根据浮沉条件可知，要使气球下沉，气球受到的浮力一定小于它的重力；
所以，可以通过增大气球的重力，如在气球下方绑一枚小铁钉；在气球的重力基本不变情况下，可以放掉气球内适量的气体，减小气球排开水的体积，根据F_浮=ρ_液gV_排可知，气球受到的浮力减小，故甲、丙可行．
（2）松开手时瓶子的体积增大，水对气球的压强减小，气球的体积增大，浮力增大，此时浮沉子的重力小于它所受的浮力，因此它就向上浮；当浮力等于重力，就会悬浮在水中；
而鱼也是靠改变本身的体积来改变浮力的大小，从而实现鱼的上浮与下沉；所以，该“浮沉子”原理和鱼的上浮与下沉的原理相同，故选A．
（3）由题可知，该浮力秤是用来测物体质量的，实验中该装置是漂浮在水中的，浮力等于被测物体和浮力秤的总重力；
若此浮力秤放在深度足够的盐水中，在浮力秤中放入被测物体时，由于盐水的密度大于水的密度，根据F_浮=ρ_液gV_排可知排开盐水的体积减小，则浮力秤浸在盐水中的体积减小，所以对应的刻度的读数偏小，即会导致质量的测量值偏小．
故答案为：（1）甲、丙；（2）A；（3）偏小．

点评 本题考查了学生对阿基米德原理和物体漂浮条件的掌握和运用，此题涉及到的知识点较多，综合性较强，属于难题．