Question

16．如图1所示，小彬同学对“浸没在液体中的物体所受浮力大小与深度是否有关”进行了实验探究．

（1）实验前首先应按竖直方向对弹簧测力计进行调零．本实验中，使用弹簧测力计时，手应该拿住弹簧测力计的拉环（选填“拉环”或“刻度盘”）．
（2）小彬同学依次进行了如图1所示的实验，第①次实验中测力计示数为2.5N．通过分析发现，浸没在纯水中的物体所受的浮力大小与深度无关（选填“有关”或“无关”）．进一步分析得出：物体浸没后与放入前相比，容器对水平地面的压力增加了1N．
（3）小彬同学又进行了“盐水浮鸡蛋”的实验，发现一个有趣的现象：悬浮在盐水中如图2所示位置的鸡蛋，如果用外力将鸡蛋轻轻向下或向上移动一小段距离，撤销外力后它马上又回到原来位置悬浮．此现象初步表明：深度增大，浸没在盐水中的鸡蛋所受的浮力增大（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）为了精确检验这一结论是否正确，小彬同学找到一个分度值为0.1kg的电子秤，将图1中的纯水换成盐水静置一段时间后，用图1中的同一物体，依次进行了图3所示的实验．分析电子秤的示数可知：（3）中的结论是正确的．进一步分析可知，出现这一现象的真正原因是：盐水的密度随深度面变化．小彬同学为自己的新发现感到万分高兴，但他并没有停下探究的脚步，再一次分析，他计算出图3②到图3④细线对物体拉力的变化量为0.025N．

Answer 1

分析 （1）使用前要先观察弹簧测力计的指针是否指在零点，如果不在则要将指针调到零点；为了弹簧靠在刻度盘上，使用弹簧测力计时，手应该拿住弹簧测力计的拉环；
（2）由弹簧测力计读出①示数；由称重法如图①、②可求物体受到的浮力；比较右边②③④图示可知，物体所受浮力与物体浸没在液体中深度的关系；
（3）盐水的密度与深度有关，结合力的分析解答；
（4）物体排开液体的体积相同时，浮力不同，根据阿基米德原理可知物体所受浮力与液体密度的关系；分别求出②④的拉力，求差可得变化量．

解答 解：（1）实验前首先应按竖直方向对弹簧测力计进行调零，即测力前要使指针对准零刻度线；为了弹簧靠在刻度盘上，使用弹簧测力计时，手应该拿住弹簧测力计的拉环；
（2）由①可得，弹簧测力计的分度值是，0.1N，弹簧测力计的示数，即物体的重力，G=2.5N；
根据右边②③④图示可知，弹簧测力计的示数相同，说明物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关；
物体浸没时所受到的浮力：F_浮=G-F=2.5N-1.5N=1N，根据力的作用是相互的，液体对物体有一个向上的浮力，同时物体也给液体一个向下的压力，可得容器对水平地面的压力为1N；
（3）悬浮在盐水中如图2所示位置的鸡蛋，如果用外力将鸡蛋轻轻向下或向上移动一小段距离，撤销外力后它马上又回到原来位置悬浮．说明鸡蛋向下后浮力变大，是因为盐水越深密度越大，越浅密度越小，回到图2所示位置的鸡蛋浮力等于重力，此现象初步表明：深度增大，浸没在盐水中的鸡蛋所受的浮力增大；
（4）图3所示的实验．分析电子秤的示数可知，浸没在液体中深度越深，排开液体的质量就越大，即m_排就越大，排开液体的体积不变，说明越往下液体密度越大；
图3②细线对物体拉力：F₂=G-F_浮=G-m_排2g=2.5N-（1.1072kg-1.0kg）×10N/kg=2.5N-1.072N=1.428N；
图3④细线对物体拉力：F₄=G-F_浮′=G-m_排4g=2.5N-（1.1097kg-1.0kg）×10N/kg=2.5N-1.097N=1.403N；
图3②到图3④细线对物体拉力的变化量：△F=F₂-F₄=1.428N-1.403N=0.025N．
故答案为：（1）调零；拉环；（2）2.5；无关；1；（3）增大；（4）密度；0.025．

点评 本题主要考查与阿基米德原理有关的实验，以及浮力的大小与物体密度的关系，利用了称重法和控制变量法，是一道综合题．