Question

6．剛剛學(xué)習(xí)完有關(guān)浮力的知識，小將同學(xué)通過網(wǎng)絡(luò)解到“遠(yuǎn)征號”潛水艇在東海執(zhí)行任務(wù)時是潛行在海水中，執(zhí)行完任務(wù)回到長江后又會浮出水面，小將同學(xué)想：潛水艇的下潛和上浮應(yīng)滿足什么條件呢？于是，他找來如圖1所示器材，進(jìn)行了如下探究：
（1）探究物體上浮的條件
A．在量筒中注入適量水，讀出量筒中水的體積V₁；
B．將適量小螺絲釘放入塑料瓶中，旋緊瓶蓋，放入水中，使塑料瓶能夠漂浮在水面上，讀出此時水面刻度V₂；
C．取出塑料瓶，擦干凈水，用彈簧測力計測出塑料瓶和小螺絲釘?shù)目傊亓�G；
D．根據(jù)阿基米德原理可求得塑料瓶受到的浮力F_浮=ρ_水g（V₂-V₁）（用已知的物理量和直接測量的物理量表示）．
E．分析比較浮力和重力的大小關(guān)系即可得出物體上浮的條件．
（2）探究物體下沉的條件
A．取出塑料瓶，向塑料瓶中繼續(xù)添加小螺絲釘，直至旋緊瓶蓋放入水中后，可觀察到塑料瓶下沉；
B．取出塑料瓶，用抹布擦干凈水，將其掛在彈簧測力計下，如圖2（a）所示，測出其重力G為2.4N；
C．將塑料瓶浸沒水中，此時彈簧測力計的示數(shù)如圖2（b）所示，則塑料瓶受到的浮力F_浮為0.6N；
D．分析比較數(shù)據(jù)可得出物體下沉的條件是F_浮＜G．

探究討論：①小塑料瓶本身就能浮在水面，而小明在探究物體上浮條件時，卻向塑料瓶中放入了適量的小螺絲釘，他這樣做的好處是可以增大小塑料瓶的重力以減小誤差，進(jìn)一步比較浮力和重力的大小．
②小將在探究物體上浮的條件時存在的問題是沒有將小塑料瓶浸沒在水中再放手，觀察塑料瓶的浮沉情況．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)阿基米德原理，小塑料瓶受到的浮力等于塑料瓶排開水的重力，由密度公式的變形公式及G=mg求出塑料瓶受到的浮力；根據(jù)塑料瓶受到的浮力與重力的關(guān)系可以得出物體上浮的條件．
（2）根據(jù)圖示彈簧測力計確定彈簧測力計的分度值，讀出彈簧測力計的示數(shù)；小瓶所受重力與小瓶浸沒在水中時彈簧測力計的示數(shù)之差等于小瓶受到的浮力；分析實驗數(shù)據(jù)可以知道物體下沉的條件．
①增加塑料瓶越的重力，可以減小實驗誤差；②為了探究物體上浮的條件，最初應(yīng)讓物體浸沒在水中．

解答 解：（1）C、根據(jù)阿基米德原理可求得塑料瓶受到的浮力等于塑料瓶排開水的重力，
即F_浮=m_水g=ρ_水V_排g=ρ_水（V₂-V₁）g=ρ_水g（V₂-V₁）．
D、分析比較浮力和重力的大小關(guān)系即可得出物體上浮的條件．
（2）B、由圖2（a）可知，彈簧測力計的分度值是0.2N，彈簧測力計的示數(shù)是2.4N，塑料瓶重力G=2.4N；
C、由圖2（b）可知，彈簧測力計的分度值是0.2N，彈簧測力計的示數(shù)是1.8N，塑料瓶所受到的浮力為F_浮=2.4N-1.8N=0.6N；
D、由實驗步驟可知，F(xiàn)_浮＜G，此時所料瓶下沉，因此物體下沉的條件是F_浮＜G．
探究討論：①向塑料瓶中放入了適量的小螺絲釘，他這樣做的好處是：可以增大小塑料瓶的重力以減小誤差．
②小明在探究物體上浮的條件時存在的問題是：小塑料瓶沒有浸沒在水中．
故答案為：（1）阿基米德；ρ_水g（V₂-V₁）；浮力和重力；
（2）2.4；0.6；F_浮＜G．
①可以增大小塑料瓶的重力以減小誤差，進(jìn)一步比較浮力和重力的大小；②沒有將小塑料瓶浸沒在水中再放手，觀察塑料瓶的浮沉情況．

點(diǎn)評 本題考查探究物體的浮沉條件的實驗，在實驗中應(yīng)注意實驗原理、彈簧秤的讀數(shù)、實驗中的注意事項等；本題主要考查學(xué)生對控制變量法的掌握，控制變量法是初中物理實驗探究中經(jīng)常采用的方法，一定要會運(yùn)用這種方法研究問題．