Question

【題目】小明同學(xué)用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)、一個(gè)金屬塊、兩個(gè)相同的燒杯（分別裝有一定量的水和煤油），對(duì)浸在液體中的物體所受的浮力進(jìn)行了探究，探究過(guò)程及有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示.

（1）金屬塊浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力是__________N.

（2）觀察ABCD四個(gè)圖（填圖的序號(hào)）可得出金屬塊受到浮力大小與__________有關(guān).

（3）上述設(shè)計(jì)方案，采用的實(shí)驗(yàn)方法是__________.

A．控制變量法 B．轉(zhuǎn)換法 C．模型法 D．等效替代法

（4）小明同學(xué)還想在實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)驗(yàn)證阿基米德原理，并設(shè)計(jì)如圖所示的兩種實(shí)驗(yàn)方案：

①方案一，小剛用石塊按如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)步驟依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

a. 由圖甲可知，石塊浸沒(méi)在水中受到的浮力F浮=0.5N，排開(kāi)水的重力G排=_________N，發(fā)現(xiàn)F浮≠G排，造成這種結(jié)果的原因可能是_________.

A．整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，彈簧測(cè)力計(jì)都沒(méi)有校零

B．步驟C中，石塊浸沒(méi)后，碰觸到溢水杯底部

②方案二，如圖乙所示，小明同學(xué)將裝滿水的溢水杯放在升降臺(tái)C上，用升降臺(tái)來(lái)調(diào)節(jié)溢水杯的高度。當(dāng)小明逐漸調(diào)高升降臺(tái)，發(fā)現(xiàn)隨著重物浸入水中的體積越來(lái)越大，彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)_________（選填“變大”、“變小”或“不變”），且彈簧測(cè)力計(jì)A示數(shù)的變化量_________ B示數(shù)的變化量（選填“大于”、“小于”或“等于”），從而證明了F浮=G排.

③圖乙中，若已知重物為邊長(zhǎng)10cm，重15N的實(shí)心正方體，重物剛接觸水面后，升降臺(tái)又上升了6cm，則A彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為_________N（彈簧測(cè)力計(jì)每1N的刻度線間距為1cm）。

Answer 1

【答案】4 排開(kāi)液體體積 A 0.4 B 變小 相等 12

【解析】

第一空．物體在空氣中的重力G=10N，浸沒(méi)在水中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F拉=6N，根據(jù)稱重法得：F浮=G-F拉=10N-6N=4N；

第二空．由ABCD四個(gè)圖可知，當(dāng)金屬塊浸入水中的體積越來(lái)越大時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的的示數(shù)越來(lái)越小，即金屬塊受到的浮力越來(lái)越大，說(shuō)明金屬塊受到浮力大小與排開(kāi)液體體積有關(guān)；

第三空．題中在探究浮力與金屬塊排開(kāi)液體體積的關(guān)系時(shí)控制液體密度不變，改變金屬塊浸入液體的體積；探究浮力與液體密度的關(guān)系時(shí)控制金屬塊排開(kāi)液體體積不變；故采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法；

第四空．排開(kāi)水的重力G排=F4-F2=1.9N-1.5N=0.4N；

第五空．若彈簧測(cè)力計(jì)都沒(méi)有校零，那么四次測(cè)量結(jié)果都應(yīng)加上測(cè)量前彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)，那么所得浮力與排開(kāi)水的重力大小應(yīng)相等，故A不可能；

步驟C中，石塊浸沒(méi)后，碰觸到溢水杯底部，容器對(duì)石塊有支持力，測(cè)的F3偏小，則利用F浮=F1-F3偏大，所以B有可能。

第六空．重物浸入水中的體積越來(lái)越大時(shí)，排開(kāi)液體的體積變大，根據(jù)可知，重物受到的浮力變大，因?yàn)?/span>F浮=G-F示，所以彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)F示=G-F浮變小；

第七空．又因?yàn)橹匚锝�入水中的體積越來(lái)越大時(shí)，溢出水的體積變大、溢出水的質(zhì)量變大、溢出水受到的重力變大，所以彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)變大；根據(jù)阿基米德原理可知，物體所受浮力的大小和排開(kāi)液體的重力相等，所以彈簧測(cè)力計(jì)A示數(shù)的變化量和彈簧測(cè)力計(jì)B的示數(shù)變化量相等；

第八空．物體未浸入水中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)等于G，平臺(tái)又上升后，由于物體受浮力，所以彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)會(huì)減小，且彈簧測(cè)力計(jì)每1N的刻度線間距為1cm，設(shè)物體靜止時(shí)彈簧縮短了hcm，此時(shí)物體浸入水中的深度為（6-h）cm，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為：

F=G-1N/cm×h；

此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)拉力、浮力與物體重力平衡，所以：F+F浮=G；

即：（15N-1N/cm×h）+1.0×103kg/m3×10N/kg×100×（6-h）×10-6m3=15N，

解得：h=3cm，

所以彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)：F=15N-1N/cm×3cm=12N。