Question

14．某小组同学在研究浮力时，根据轮船航行的事实知道浮在水面上的物体受到水的浮力，那么浸没在水中的物体是否受到水的浮力呢？
①该小组同学利用相同的空桶（底部装有弹簧）和形状不同的金属体甲、乙、丙（体积与质量均相同）进行实验，他们先将圆柱体甲轻放入空桶内，甲静止时弹簧压缩程度如图（a）所示；然后在空桶内盛满水，再将甲轻放入桶内，甲静止时弹簧压缩程度如图（b）所示；接着分别将长方体乙和圆球丙轻放入盛水的桶内，乙和丙静止时弹簧压缩程度分别如图（c）和（d）所示．

根据图（a）和（b）的实验现象，得出的初步结论是：浸没在水中的物体受到水的浮力；根据图（b）、（c）和（d）的实验现象，得出的初步结论是：体积与质量均相同的物体浸没在水中受到浮力的大小与物体的形状无关．
②该小组同学继续研究浸没在水中的物体受到水的浮力大小会跟哪些因素有关？于是根据生活现象和经验，提出猜想，他们认为：浸没在水中的物体受到水的浮力大小可能跟四个因素有关，即物体的重力、质量、体积以及密度有关．
对猜想进行梳理后，他们认为：上述四个因素无需全部进行研究，实验中只需要研究浮力大小跟物体的体积、质量的关系即可．
不研究“物体的重力”的理由是：重力跟质量是成正比的；不研究“物体的密度”的理由是：密度是质量与体积的比值，质量相同而体积不同的物体，其密度就不同．
③根据猜想与假设，他们将不同体积（或质量）的合金块浸没在水中，并利用仪器测定浮力，其实验数据记录在表中．

实验 序号	物体体积 （米3）	物体质量 （千克）	受到浮力 （牛）
1	1.0×10-3	3.0	9.8
2	1.0×10-3	7.0	9.8
3	2.0×10-3	5.0	19.6
4	2.0×10-3	7.0	19.6
5	3.0×10-3	7.0	29.4
6	3.0×10-3	8.0	29.4

（a）分析表中体积相同时物体受到的浮力，归纳得出初步结论．浸没在水中体积相同的物体受到浮力的大小相同，跟物体的质量无关
（b）分析比较实验序号1～6中物体受到浮力的大小与物体体积的关系，可知：浸没在水中的物体受到浮力的大小跟其体积成正比．

Answer 1

分析 ①本题中没有测力计测量浮力的大小，但可以通过弹簧的压缩程度反映物体所受浮力的大小，结合题意和图示归纳得出初步结论；
②由重力公式和密度公式分析不研究“物体的重力”和“物体的密度”的理由；
③解题的关键是对表格所记录的实验数据进行分析，根据题目的要求，寻找普遍性的规律，解答过程中要注意控制变量法的运用，可结合影响浮力大小的因素进行解答．

解答 解：
①由题可知，甲、乙、丙三个金属体的体积与质量均相同，但形状不同；
根据图（b）、（c）和（d）的实验现象可知，三个金属体均浸没在水中，且弹簧的压缩程度相同，说明它们受到的浮力大小相同，则得出的初步结论是：体积与质量均相同的物体浸没在水中受到浮力的大小与物体的形状无关；
②因为重力跟质量是成正比的，所以研究了浮力大小跟物体质量的关系，也就知道浮力大小跟物体的重力的关系，故不研究“物体的重力”；
因为密度是质量与体积的比值，质量相同而体积不同的物体，其密度就不同，所以不研究“物体的密度”，故实验中只需要研究浮力大小跟物体的体积、质量的关系即可．
③（a）分析比较实验序号1与2（或3与4、或5与6）可知，三个金属体的体积相同、质量不同，浸没在水中时，受到浮力的大小是相同的，故归纳得出初步结论为：浸没在水中体积相同的物体受到浮力的大小相同，跟物体的质量无关；
（b）分析比较实验序号1～6中物体受到浮力的大小与物体体积的关系可知，物体的体积增大为原来的几倍，则浮力也增大为原来的几倍，即浸没在水中的物体受到浮力的大小跟其体积成正比，故归纳得出初步结论为：浸没在水中的物体受到浮力的大小跟其体积成正比．
故答案为：
①体积与质量均相同的物体浸没在水中受到浮力的大小与物体的形状无关；
②重力跟质量是成正比的；密度是质量与体积的比值，质量相同而体积不同的物体，其密度就不同；
③（a）浸没在水中体积相同的物体受到浮力的大小相同，跟物体的质量无关；
（b）浸没在水中的物体受到浮力的大小跟其体积成正比．

点评 本题是探究浮力大小的实验，解题的关键是对实验数据进行分析，要运用好控制变量法和归纳法，能根据题目要求找出有用的信息，同时还要对信息进行简单的计算、分析与比较，最后得出具有普遍性的规律．