Question

6．小明和小丽看到潜水艇和鲨鱼在水中自由浮沉，于是想探究物体的浮沉与哪些因素有关，小明的实验知图所示，用一个塑料药瓶装上小石子，测出重力和浸入水中时的弹簧测力计的示数．经过改变石子的多少进行了多次实验发现，当瓶子的总重大于0.6N时，瓶子在水中下沉，小于0.6N时，浸没水中后上浮．小明得出的结论是物体的浮沉决定于物体重力的大小．
小丽认为小明的结论不对，她把石子放在小气球内扎紧密封，总质量为30g，投入盛有40cm³水的量筒中，读数为55cm³，气球沉入水底，然后把气球吹大密封放入水中，气球漂浮在水面上，经过仔细调节，放入水中恰好悬浮时，量筒的读数70cm³（g取10N/kg）
（1）小瓶子浸没水中时，受到的浮力为0.6N，瓶子的体积为6×10^-5m³．
（2）小丽实验中气球悬浮时，受到的浮力为0.3N，气球漂浮时，量筒读数为70cm³．
（3）小明得出错误结论的原因是没有说明物体受到的浮力不变，所以不正确，综合两人实验，浸没液体中的物体浮沉决定于重力和浮力的大小关系．

Answer 1

分析 （1）瓶子浸没水中时利用称重法即可求出根据瓶子受到的浮力，根据阿基米德原理即可求出瓶子的体积；
（2）气球悬浮时，根据量筒水面对应的刻度值求出此时排开的水的体积，根据阿基米德原理即可求出气球受到的浮力；气球漂浮时，根据物体漂浮和悬浮的条件F_浮=G即可判断出排开的水的体积变化，从而可知量筒中水的读数；
（3）浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关，根据物体受力情况即可判断物体浮沉的原因．

解答 解：（1）瓶子浸没水中时，根据称重法可知，瓶子受到的浮力：
F_浮瓶=G-F=2.4N-1.8N=0.6N；
根据F_浮=ρ_水gV_排可得，瓶子的体积：
V=V_瓶排=$\frac{{F}_{浮瓶}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.6N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=6×10^-5m³；
（2）气球悬浮时，V_排=70cm³-40cm³=30cm³=3×10^-5m³，
则气球受到的浮力：F_浮球=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3×10^-5m³=0.3N；
根据物体漂浮、悬浮的条件可知：气球漂浮时，F_浮球′=G=F_浮球=0.3N；
由于浮力不变，则气球漂浮与悬浮时排开的水的体积相同，所以量筒的读数不变，仍为70cm³；
（3）浸在水中的物体受重力和浮力的作用，小明是在浮力不变的条件下得出结论的，这时物体的浮沉决定于物体重力的大小．小明得出的结论没有说明物体受到的浮力不变，所以是不正确的．
综合两人实验，浸没液体中的物体浮沉决定于重力和浮力的大小关系．
故答案为：（1）0.6；6×10^-5；（2）0.3；70；
（3）没有说明物体受到的浮力不变，所以不正确；重力和浮力的大小关系．

点评 本题考查物体的浮沉条件的探究和阿基米德原理的应用，关键是物体悬浮和漂浮排开水的体积的判断．