Question

6．小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯（分别装有一定量的水和煤油），对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究．图甲表示探究过程及有关数据．

（1）分析图B、C、D，说明浮力大小跟排开液体的体积有关．
（2）分析图DE两图，说明浮力大小跟液体密度有关．
（3）生活中很多物体漂浮在水面，小明想探究“物体漂浮在液面时，所受浮力与自身重力的关系”，即物体漂浮的条件．他用图乙的器材进行下面实验步骤，请回答有关问题：
①向量筒中注入适量的水V₁=30ml．；
②在质量约为几克的小塑料瓶中放入适量的螺丝钉，使它能浮在水面上；
问题：小塑料瓶本身就能浮在水面，而实验时为什么还要放入适量的螺丝钉呢？请说明“放入适量螺丝钉”的好处使小塑料瓶重些，能用弹簧测力计较准确地测出它的重力，同时使小塑料瓶有较大的体积浸在水中，减小实验误差；
③如图丙测出放有螺丝钉的小塑料瓶的重力G=0.6N；
④将小塑料瓶放到量筒中漂浮，静止时读出水面对应的刻度V₂=90ml．；则小塑料瓶所受浮力是0.6N．．
⑤比较测量结果，可以初步得出结论是：物体漂浮时浮力等于自重．

Answer 1

分析 （1）分析图B、C、D，看物体所受浮力与物体排开液体体积间的关系，从而得出结论．
（2）探究浮力与密度的关系，应控制物体排开液体的体积相同而液体种类不同，分析各图，找出符合条件的图片．
（3）②因塑料瓶质量较轻，故用弹簧秤测量时误差较大，应增大塑料瓶的质量，同时增大浸入水中的体积；
③根据指针位置读数即可；
④利用排水法求出塑料瓶排开水的体积，再由阿基米德原理求塑料瓶受到的浮力
⑤由物体的浮沉条件可知需比较的物体量．

解答 解：（1）由图B、C、D可知，物体浸入水的体积不同，即物体排开水的体积不同，物体受到的浮力不同，这说明：浮力大小与物体排开液体的体积有关．
（2）探究浮力与密度的关系，应控制物体排开液体的体积相同而液体种类不同，由图D和图E可知，物体排开液体的体积相同，两烧杯中液体不同，液体密度不同，物体受到的浮力不同，因此图D、E说明浮力大小跟液体密度有关．
（3）②因塑料瓶质量较小，故弹簧测力计的示数及浸入水中部分均较小，故为了增大弹簧测力计的示数可以放入螺丝钉使塑料瓶重一些，能用弹簧测力计较准确地测出它的重力，同时使塑料瓶有较大体积浸在水中，减小实验误差；
③由图丙可知，放有螺丝钉的小塑料瓶的重力G=0.6N；
④量筒内的水变化了V₂-V₁，说明塑料瓶浸入水中的体积为V₂-V₁=90ml-30ml=60ml=60cm³=6×10^-5m³．
由阿基米德原理推导公式可得：F_浮=ρ_水（V₂-V₁）g=1.0×10³kg/m³×6×10^-5m³×10N/kg=0.6N；
⑤要得出物体漂浮的条件，应比较浮力与重力的大小关系．
故答案为：（1）排开液体的体积；（2）DE；
（3）使小塑料瓶重些，能用弹簧测力计较准确地测出它的重力，同时使小塑料瓶有较大的体积浸在水中，减小实验误差；0.6；0.6；自重．

点评 本实验考查了学生对物体的漂浮条件和阿基米德原理的掌握和运用，难度较大，应认真审题结合所学过的实验知识进行解答；分析时注意如何减小实验误差．