Question

【題目】某小組同學在研究浮力時，根據輪船航行的事實知道浮在水面上的物體受到水的浮力，那么浸沒在水中的物體是否受到水的浮力呢？

① 該小組同學利用相同的空桶（底部裝有彈簧）和形狀不同的金屬體甲、乙、丙（體積與質量均相同）進行實驗，他們先將圓柱體甲輕放入空桶內，甲靜止時彈簧壓縮程度如圖（a）所示；然后在空桶內盛滿水，再將甲輕放入桶內，甲靜止時彈簧壓縮程度如圖（b）所示；接著分別將長方體乙和圓球丙輕放入盛水的桶內，乙和丙靜止時彈簧壓縮程度分別如圖（c）和（d）所示。

根據如圖（a）和（b）的實驗現象，得出的初步結論是：浸沒在水中的物體受到水的浮力；根據如圖（b）、（c）和（d）的實驗現象，得出的初步結論是：_____。

② 該小組同學繼續研究浸沒在水中的物體受到水的浮力大小會跟哪些因素有關？于是根據生活現象和經驗，提出猜想，他們認為：浸沒在水中的物體受到水的浮力大小可能跟四個因素有關，即物體的重力、質量、體積以及密度有關。

對猜想進行梳理后，他們認為：上述四個因素無需全部進行研究，實驗中只需要研究浮力大小跟物體的體積、質量的關系即可。不研究“物體的重力”的理由是：_____；不研究“物體的密度”的理由是：_____。

③ 根據猜想與假設，他們將不同體積（或質量）的合金塊浸沒在水中，并利用儀器測定浮力，其實驗數據記錄在下表中。

（a）分析表中體積相同時物體受到的浮力，歸納得出初步結論。_____

（b）分析比較實驗序號1~6中物體受到浮力的大小與物體體積的關系，可知：_____。

Answer 1

【答案】 體積與質量均相同的物體浸沒在水中受到浮力的大小與物體的形狀無關 重力跟質量是成正比的 密度是質量與體積的比值，體積相同質量不同的物體就是其密度不同 分析比較實驗序號1與2（或3與4、或5與6）可知：浸沒在水中，體積相同的物體受到浮力的大小相同，跟物體的質量無關 浸沒在水中物體受到浮力的大小跟其體積成正比。

【解析】①由題可知，甲、乙、丙三個金屬體的體積與質量均相同，但形狀不同；根據圖（b）、（c）和（d）的實驗現象可知，三個金屬體均浸沒在水中，且彈簧的壓縮程度相同，說明它們受到的浮力大小相同，則得出的初步結論是：體積與質量均相同的物體浸沒在水中受到浮力的大小與物體的形狀無關；

②為重力跟質量是成正比的，所以研究了浮力大小跟物體質量的關系，也就知道浮力大小跟物體的重力的關系，故不研究“物體的重力”；因為密度是質量與體積的比值，質量相同而體積不同的物體，其密度就不同，所以不研究“物體的密度”，故實驗中只需要研究浮力大小跟物體的體積、質量的關系即可。

③（a）分析比較實驗序號1與2（或3與4、或5與6）可知，三個金屬體的體積相同、質量不同，浸沒在水中時，受到浮力的大小是相同的，故歸納得出初步結論為：浸沒在水中體積相同的物體受到浮力的大小相同，跟物體的質量無關；

（b）分析比較實驗序號1～6中物體受到浮力的大小與物體體積的關系可知，物體的體積增大為原來的幾倍，則浮力也增大為原來的幾倍，即浸沒在水中的物體受到浮力的大小跟其體積成正比，故歸納得出初步結論為：浸沒在水中的物體受到浮力的大小跟其體積成正比。