Question

1．小明游泳時(shí)發(fā)現(xiàn)，人在水中越往深處走就覺得所受的浮力越大．由此他猜想：“浮力的大小可能與物體浸入水中的深度有關(guān)或者與物體排開水的體積有關(guān)”，于是他找來一個(gè)金屬圓柱體、彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯和水等器材進(jìn)行了如圖1所示的探究，并繪制了彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)金屬塊的拉力和金屬塊所受浮力隨浸入液體深度變化的圖象，如圖2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，物體所受的浮力就越大（選填“越大”或“越小”）．金屬塊浸沒水中后所受浮力大小與金屬塊所處的深度無（選填“有”或“無”）關(guān)．
（2）該金屬塊在空氣中所受的重力為2.7N，當(dāng)金屬塊完全浸沒水中后所受的浮力是1N，該金屬塊的體積為100cm³．
（3）在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，請(qǐng)你再增加一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，用來研究浮力大小與液體密度的關(guān)系：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(cè)力計(jì)的示數(shù)，與丙圖比較得出結(jié)論．

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(cè)力計(jì)示數(shù)比較浮力大�。环治鰣Da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(shí)的浮力，根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求出物體的體積；
（3）研究浮力大小與液體密度關(guān)系時(shí)，要保持物體排開液體的體積不變，比較彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)大小．

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；
比較乙、丙中的實(shí)驗(yàn)可知，物體排開液體的體積增大，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)越來越小，由F_浮=G-F_示知，物體受到的浮力越來越大，所以，得出的結(jié)論是物體排開液體的體積越大，受到的浮力越大；
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(guān)；
（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=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.0N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-4m³=100cm³，
（3）研究浮力大小與液體密度關(guān)系時(shí)，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(cè)力計(jì)的示數(shù)大小即可，
故增加的實(shí)驗(yàn)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(cè)力計(jì)的示數(shù)，與丙圖比較得出結(jié)論；
故答案為：（1）a；越大；無；（2）2.7；1；100；（3）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(cè)力計(jì)的示數(shù)，與丙圖比較得出結(jié)論．

點(diǎn)評(píng) 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(guān)，而與物體浸在液體中的深度無關(guān)．當(dāng)物體接觸液面不斷向下過程中，不要只注意深度的增大，排開液體的體積也是增大的，這才是浮力增大的根本原因．