Question

【題目】小明發現，擠癟的牙膏袋沉在了水底，而將空牙膏袋鼓起來能夠漂浮在水面上。受此現象啟發，他進一步利用空牙膏袋、沙子和水等來探究物體的浮與沉：

(1)如圖—1所示，擠癟的牙膏袋沉在了水底，它所受的浮力小于重力；而鼓起來的空牙膏袋漂浮在水面上時，它所受的浮力_________重力（選填“大于”、等于”或“小于”）。牙膏袋中的空氣質量可以忽略不計，那么以上兩種情況下牙膏袋所受浮力大小不同的原因是___________________________；

(2)小明向鼓起的空牙膏袋中裝入一些沙子后，再放入水中，裝有沙子的牙膏袋又慢慢地沉入了水中。在牙膏袋逐漸浸沒的過程中，它所受的浮力_________而完全浸沒后繼續下沉的過程中，它所受的浮力_________（兩空均選填“變大”、“不變”或“變小”）；

(3)小明在空牙膏袋中裝入適量的沙子時，牙膏袋恰好能夠懸浮在水中，此時它所受的浮力 _________（選填“大于”、“等于”或“小于”）重力；_________就是利用這一原理工作的；

(4)請你提出一種使沉底的牙膏袋可能浮起的不同于小明的實驗方法______（自選實驗用品不受限制）；

(5)小明進一步使用如圖—2甲所示的實驗裝置探究浮力的大小與哪些因素有關，根據實驗數據繪制了彈簧測力計的示數F與物體A的下表面浸入水中的深度h的關系圖像（如圖—2乙）。由此可以推算出物體A的平均密度為_________kg/m3。（取g=10N/kg）

Answer 1

【答案】等于 排開液體的體積不同 變大 不變 等于 潛水艇 向水中加入食鹽，增大液體的密度，使牙膏袋所受的浮力增大，從而實現上浮

【解析】

(1)[1]由圖1知，鼓起來的空牙膏袋漂浮在水面上，受重力和浮力的作用而處于平衡狀態，根據二力平衡條件可知，它所受的浮力等于重力。

[2]擠癟的牙膏袋和鼓起來的空牙膏袋，所受的重力相等，但擠癟的牙膏袋排開液體體積小，所受的浮力小，鼓起來的空牙膏袋排開液體的體積大，所受的浮力大。兩種情況下牙膏袋所受浮力大小不同的原因是排開液體的體積不同。

(2)[3]牙膏袋逐漸浸沒的過程中，排開液體的體積逐漸增大，所受的浮力變大。

[4]完全浸沒后繼續下沉的過程中，排開液體的體積不變，故它所受的浮力不變。

(3)[5]小明在空牙膏袋中裝入適量的沙子時，牙膏袋恰好能夠懸浮在水中，此時牙膏袋受重力和浮力而處于平衡狀態，故浮力等于重力。

[6]因牙膏袋的體積不變，所受浮力不變，是通過改變自身重來現實沉浮的，潛水艇就是利用這一原理工作的。

(4)[7]向水中加入食鹽，增大液體的密度，使牙膏袋所受的浮力增大，從而實現上浮。

(5)[8]由圖乙知，當浸入深度為0時，此時物體示浸入液體，彈簧測力計的示數為1.2N，即彈簧測力計測的是物體所受的重力，即

當浸入深度為3cm時，此時物體恰好浸沒液體中，彈簧測力計的示數為0.2N，此時物體受重力、浮力、彈簧測力計的拉力而處于平衡狀態，故

根據阿基米德原理可得，物體的體積

由，可得物體的密度