Question

【题目】物理兴趣小组的小王和小李想知道中国“远征号”潜水艇在南海中执行任务时是如何实现浮沉的，他们用一个小塑料空药瓶、干抹布、弹簧测力计等器材做了“探究物体浮沉条件”的实验，如图所示。请你在下面横线上填入相应正确的内容。

（1）他们首先探究物体下沉的条件，过程如下：

A．将部分螺母放入塑料瓶中，旋紧瓶盖，浸没水中松手后，观察到小瓶下沉；

B．取出小瓶，用抹布擦干小瓶；

C．将小瓶挂在弹簧测力计下，见图（a），测出其重力为_____；

D．将小瓶浸没水中，弹簧测力计示数见图（b），则小瓶受到的浮力为_____N；

E．分析比较数据得出物体下沉的条件_____。

（2）他们接着探究物体上浮的条件，过程如下

A．取出小瓶，_____；

B．用弹簧测力计测出小瓶的重力；

C．将小瓶浸没水中松手后，观察到小瓶上浮，在小瓶露出水面前，它受到的浮力_____。（选填“变大”、“变小”或者“不变）

D．分析比较得出物体上浮的条件：_____。

做完实验，小王和小李将图（c）潜水艇结构模型与做实验所用的小药瓶进行类比分析，终于明白了：潜水艇与小药瓶实现浮沉有共同之处，即是_____。

（3）同组的小张还想利用溢水杯、小口径量筒（口径比玻璃钢小）水以及常见生活材料，测量玻璃钢的密度，实验步骤如图所示。

A．把一不吸水泡沫块轻轻放入溢水杯中使之漂浮在水面，溢水杯中水溢出，量筒中水的体积为10mL；

B．用细线系住玻璃钢，将玻璃钢轻轻放入溢水杯，玻璃钢沉至杯底，量筒中水的体积为30mL；

C．取出玻璃钢并轻轻放置在泡沫块上方，泡沫块和玻璃钢漂浮在水面，量筒中水的体积为40mL；

①由上述步骤，可知道玻璃钢的密度是_____g/cm3；

②步骤C中溢水杯对水平台的压力_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）步骤A中溢水杯对水平台的压力。

Answer 1

【答案】2.40.6F浮<G用抹布擦干小瓶取出螺母，旋紧瓶盖不变F浮>G靠改变自身的重力实现浮沉1.5等于

【解析】

(1)C、由图(a)可知，弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是2.4N，塑料瓶重力G＝2.4N；D. 由图(b)可知，弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是1.8N，塑料瓶所受到的浮力为F浮＝2.4N1.8N＝0.6N；E. 由实验步骤可知，F浮<G，此时所料瓶下沉，因此物体下沉的条件是F浮<G.(2)A、为了观察瓶子的上浮，故应将螺母倒出，减小瓶子的重力，并且为了准确应将瓶子外面的水擦干；C. 由于瓶子的体积没有变化，故由阿基米德定律可知，物体在露出水面前其浮力应等于有螺母时的浮力0.6N.D. 由实验步骤可知，F浮>G，此时所料瓶上浮，因此物体上浮的条件是F浮>G.因此潜水艇和小瓶上浮、下沉都是通过改变自身重力实现的。（3）①泡沫漂浮，V排1＝10ml＝10cm3＝1×10-5m3，泡沫的重力：G泡＝F泡浮＝ρ水gV排1＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-5m3＝0.1N，泡沫和玻璃钢一起漂浮，V排2＝40ml＝40cm3＝5×10-5m3，对泡沫和玻璃钢进行受力分析可得：G泡+G玻璃钢＝F浮总＝ρ水gV排2，所以，玻璃钢的重力：G玻璃钢＝ρ水gV排2-G泡＝1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-5m30.1N＝0.3N，由G＝mg可得，玻璃钢的质量：m玻璃钢＝＝0.03kg，由步骤A与B可知，玻璃钢的体积：V玻璃钢＝30ml10ml＝20ml＝20cm3＝2×10-5m3，玻璃钢的密度：ρ玻璃钢＝＝1.5×103kg/m3＝2g/cm3；②在步骤A与C中，排出的水的重力等于水中漂浮物的重力，故溢水杯对水平台的压力不变，所以步骤C中溢水杯对水平台的压力等于步骤A中溢水杯对水平台的压力。