Question

17．夏天到了同學們都喜歡游泳，海燕同學在游泳時發(fā)現(xiàn)，人在水中越往深處走就覺得所受的浮力越大．由此她猜想：“浮力的大小可能與物體浸入水中的深度有關或者與物體排開水的體積有關”，于是她回學校后，找來一個金屬圓柱體、彈簧測力計、燒杯和水等器材進行了如圖所示的探究．
海燕同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制了彈簧測力計對金屬圓柱體的拉力和金屬圓柱體所受浮力隨浸入液體深度變化的曲線，如圖所示．

（1）分析圖象可知：描述的是金屬圓柱體所受浮力的變化情況的圖象是a（選填“a”或“b”）；物體排開水的體積越大，物體所受的浮力就變大（選填“越大”或“越小”），金屬圓柱體浸沒水中后所受浮力大小與金屬圓柱體所處的深度無（選填“有”或“無”）關．
（2）海燕同學通過以上實驗還測出了該金屬圓柱體的密度：該金屬圓柱體在空氣中所受的重力為2.7N，當金屬圓柱體完全浸沒水中后所受的浮力是1N，該金屬圓柱體的密度為2.7×10³kg/m³
（3）為了研究浮力大小與液體密度的關系，在上述實驗的基礎上，海燕同學又增加了一個實驗步驟：換用一杯密度不同的液體，將金屬浸沒在液體中，觀察彈簧測力計的示數(shù)，與丙（選填“乙”或“丙”）圖比較可以得出結(jié)論．
（4）在研究浮力大小與液體密度的關系時海燕同學主要運用的科學探究方法是：控制變量法．

Answer 1

分析 （1）金屬塊受到的浮力大小在浸沒前隨排開液體的體積增大而增大，浸沒后浮力大小不變；根據(jù)測力計示數(shù)比較浮力大��；分析圖a得出結(jié)論；
（2）根據(jù)拉力變化的圖象可知，物體沒有浸入到水中前的拉力即為物體的重力G；根據(jù)浮力變化的圖象可得物體完全浸沒時的浮力，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出物體的體積，再根據(jù)G=mg=ρgV求出物體的密度；
（3）研究浮力大小與液體密度關系時，要保持物體排開液體的體積不變，比較彈簧測力計的示數(shù)大�。�
（4）本題采用了控制變量法．

解答 解：（1）由上面的分析，在浸沒前金屬塊受到的浮力大小隨排開液體的體積增大而增大，浸沒后排開液體的體積不變，根據(jù)阿基米德原理可知，浮力大小不變，據(jù)此判斷出描述金屬圓柱體所受浮力的變化情況的圖象是a；
物體排開水的體積越大，測力計示數(shù)越小，則物體所受的浮力就越大；
根據(jù)圖a可知，金屬塊浸沒在水中后所受浮力大小與金屬塊所處的深度無關；
（2）由圖象a可知，圓柱體完全浸沒后，圓柱體受的浮力為F_浮=1.0N，
物體的重力G=2.7N；
由F_浮=ρ_水gV_排得：
物體的體積V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.0N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³，
由G=mg=ρgV得物體的密度：ρ_物=$\frac{G}{gV}$=$\frac{2.7N}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=2.7×10³kg/m³；
（3）研究浮力大小與液體密度關系時，要保持物體排開液體的體積不變，根據(jù)稱重法比較彈簧測力計的示數(shù)大小即可，故增加的實驗步驟是：換用一杯密度不同的液體，將金屬浸沒在液體中，觀察彈簧測力計的示數(shù)，與丙圖比較得出結(jié)論；
（4）在研究浮力大小與液體密度的關系時海燕同學主要運用的科學探究方法是控制變量法．
故答案為：（1）a；變大；無；（2）2.7；1；2.7×10³；（3）丙；（4）控制變量法．

點評 物體受到的浮力大小只與物體排開液體的體積和密度有關，而與物體浸在液體中的深度無關．